(原创)一个超级对象池的实现

　　对象池对于创建开销比较大的对象来说很有意义，为了避免重复创建开销比较大的对象，我们可以通过对象池来优化。对象池的思路比较简单，事先创建好一批对象，放到一个集合中，以后每当程序需要新的对象时候，都从对象池里获取，每当程序用完该对象后，都把该对象归还给对象池。这样会避免重复的对象创建，提高程序性能。先来看看对象池的简单实现：

#include <list>
 
template<typename Object>
class ObjectPool
{
public:
 
    ObjectPool(size_t unSize) :
        m_unSize(unSize)
    {
        for (size_t unIdx = 0; unIdx < m_unSize; ++ unIdx)
    {
        m_oPool.push_back(new Object());
    }
    }
 
    ~ObjectPool()
    {
    typename std::list<Object *>::iterator oIt = m_oPool.begin();
    while (oIt != m_oPool.end())
    {
        delete (*oIt);
        ++ oIt;
    }
    m_unSize = 0;
    }
 
    Object * GetObject()
    {
        Object * pObj = NULL;
        if (0 == m_unSize)
        {
            pObj = new Object();
        }
        else
        {
            pObj = m_oPool.front();
            m_oPool.pop_front();
            -- m_unSize;
        }
 
        return pObj;
    }
 
    void ReturnObject(Object * pObj)
    {
        m_oPool.push_back(pObj);
        ++ m_unSize;
    }
 
private:
    size_t m_unSize;
    std::list<object *> m_oPool;
};

　　这个object pool的实现很典型，初始创建一定数量的对象，取的时候就直接从池子中取，用完之后再回收到池子。一般的对象池的实现思路和这个类似，这种实现方式虽然能达到目的，但是存在以下不足：

1. 对象池ObjectPool<T>只能容纳特定类型的对象，不能容纳所有类型的对象，可以支持重载的和参数不同的构造函数；
2. 对象用完之后需要手动回收，用起来不够方便，更大的问题是存在忘记回收的风险；

　　我希望能有一个更强大的对象池，这个对象池能容纳所有的对象，还能自动回收用完了对象，不需要手动回收，用起来更方便。要实现这样的对象池需要解决前面提到的两个问题，通过c++11就可以解决这两个问题。

　　对于问题1：容纳所有的对象。本质上需要将对象池中的对象类型擦除，这里用Any类型就可以解决。

　　对于问题2：自动回收用完的对象。这里用智能指针就可以解决，在创建智能指针时可以指定删除器，在删除器中不删除对象，而是回收到对象池中，而这个过程对外界来说是看不见的，由智能指针自己完成。关于Any的实现见我前面的博客内容：c++11打造好用的Any。

　　下面来看看超级对象池的具体实现吧。

#include <string>
#include <functional>
#include <tuple>
#include <map>

#include "Any.hpp"

const int MaxObjectNum = 10;

class ObjectPool
{
    template<typename T, typename... Args>
    using Constructor = std::function<std::shared_ptr<T>(Args...)>;
public:

    ObjectPool() : needClear(false)
    {
    }

    ~ObjectPool()
    {
        needClear = true;
    }

    //默认创建多少个对象
    template<typename T, typename... Args>
    void Create(int num)
    {
        if (num <= 0 || num > MaxObjectNum)
            throw std::logic_error("object num errer");

        auto constructName = typeid(Constructor<T, Args...>).name();

        Constructor<T, Args...> f = [constructName, this](Args... args)
        {
            return createPtr<T>(string(constructName), args...);
        };

        m_map.emplace(typeid(T).name(), f);

        m_counter.emplace(constructName, num);
    }

    template<typename T, typename... Args>
    std::shared_ptr<T> createPtr(std::string& constructName, Args... args)
    {
        return std::shared_ptr<T>(new T(args...), [constructName, this](T* t)
        {
            if (needClear)
                delete[] t;
            else
                m_object_map.emplace(constructName, std::shared_ptr<T>(t));
        });
    }

    template<typename T, typename... Args>
    std::shared_ptr<T> Get(Args... args)
    {
        using ConstructType = Constructor<T, Args...>;

        std::string constructName = typeid(ConstructType).name();
        auto range = m_map.equal_range(typeid(T).name());

        for (auto it = range.first; it != range.second; ++it)
        {
            if (it->second.Is<ConstructType>())
            {
                auto ptr = GetInstance<T>(constructName, args...);

                if (ptr != nullptr)
                    return ptr;

                return CreateInstance<T, Args...>(it->second, constructName, args...);
            }
        }

        return nullptr;
    }

private:
    template<typename T, typename... Args>
    std::shared_ptr<T> CreateInstance(Any& any,
        std::string& constructName, Args... args)
    {
        using ConstructType = Constructor<T, Args...>;
        ConstructType f = any.AnyCast<ConstructType>();

        return createPtr<T, Args...>(constructName, args...);
    }

    template<typename T, typename... Args>
    void InitPool(T& f, std::string& constructName, Args... args)
    {
        int num = m_counter[constructName];

        if (num != 0)
        {
            for (int i = 0; i < num - 1; i++)
            {
                m_object_map.emplace(constructName, f(args...));
            }
            m_counter[constructName] = 0;
        }
    }

    template<typename T, typename... Args>
    std::shared_ptr<T> GetInstance(std::string& constructName, Args... args)
    {
        auto it = m_object_map.find(constructName);
        if (it == m_object_map.end())
            return nullptr;

        auto ptr = it->second.AnyCast<std::shared_ptr<T>>();
        if (sizeof...(Args)>0)
            *ptr.get() = std::move(T(args...));

        m_object_map.erase(it);
        return ptr;
    }

private:
    std::multimap<std::string, Any> m_map;
    std::multimap<std::string, Any> m_object_map;
    std::map<std::string, int> m_counter;
    bool needClear;
};

测试代码：

struct AT
{
    AT(){}

    AT(int a, int b) :m_a(a), m_b(b){}

    void Fun()
    {
        cout << m_a << " " << m_b << endl;
    }

    int m_a = 0;
    int m_b = 0;
};

struct BT
{
    void Fun()
    {
        cout << "from object b " << endl;
    }
};

void TestObjectPool()
{
    ObjectPool pool;
    pool.Create<AT>(2);
    pool.Create<BT>(2);
    pool.Create<AT, int, int>(2);

    {
        auto p = pool.Get<AT>();
        p->Fun();
    }
    
    auto pb = pool.Get<BT>();
    pb->Fun();

    auto p = pool.Get<AT>();
    p->Fun();

    int a = 5, b = 6;
    auto p2 = pool.Get<AT>(a, b);
    p2->Fun();

    auto p3 = pool.Get<AT>(3, 4);
    p3->Fun();

    {
        auto p4 = pool.Get<AT>(3, 4);
        p4->Fun();
    }
    auto p4 = pool.Get<AT>(7, 8);
    p4->Fun();
}

测试结果：

　　可以看到这个对象池不仅仅能容纳所有类型的对象还能自动回收用完的对象，强大而又方便。

 

如果你觉得这篇文章对你有用，可以点一下推荐，谢谢。

c++11 boost技术交流群：296561497，欢迎大家来交流技术。