thinking in object pool

1.背景 

 对象池为了避免频繁创建耗时或耗资源的大对象,事先在对象池中创建好一定数量的大对象,然后尽量复用对象池中的对象,用户用完大对象之后放回对象池。

2.问题 

 目前纵观主流语言的实现方式无外乎3个步骤:

  1. 初始创建一定数量的对象池(也允许从外面添加对象)。
  2. 从对象池中取对象来使用。
  3. 用完之后返回对象池。

一般情况下这样是OK的,可能存在的问题是在第三步,有两个问题:

  1. 不方便,每次都需要显式回收对象。
  2. 忘记将对象放回对象池,造成资源浪费。

3.改进动机 

 解决显式回收的问题,实现自动回收,省心省力。

4.技术内幕

借助c++智能指针,因为智能指针可以自定义删除器,在智能指针释放的时候会调用删除器,在删除器中我们将用完的对象重新放回对象池。思路比较简单,但实现的时候需要考虑两个问题:

  1. 什么时候定义删除器?
  2. 用shared_ptr还是unique_ptr? 

4.1什么时候定义删除器

  自定义删除器只做一件事,就是将对象重新放入对象池。如果对象池初始化的时候就自定义删除器的话,删除器中的逻辑是将对象放回对象池,放回的时候无法再定义一个这样的删除器,所以这种做法行不通。
需要注意,回收的对象只能是默认删除器的。除了前述原因之外,另外一个原因是对象池释放的时候需要释放所有的智能指针,释放的时候如果存在自定义删除器将会导致对象无法删除。
只有在get的时候定义删除器才行,但是初始创建或加入的智能指针是默认删除器,所以我们需要把智能指针的默认删除器改为自定义删除器。 

4.2用shared_ptr还是unique_ptr

  因为我们需要把智能指针的默认删除器改为自定义删除器,用shared_ptr会很不方便,因为你无法直接将shared_ptr的删除器修改为自定义删除器,虽然你可以通过重新创建一个新对象,把原对象拷贝过来的做法来实现,
但是这样做效率比较低。而unique_ptr由于是独占语义,提供了一种简便的方法方法可以实现修改删除器,所以用unique_ptr是最适合的。 

4.3实现源码

#pragma once
#include <memory>
#include <vector>
#include <functional>

template <class T>
class SimpleObjectPool
{
public:
    using DeleterType = std::function<void(T*)>;

    void add(std::unique_ptr<T> t)
    {
        pool_.push_back(std::move(t));
    }

    std::unique_ptr<T, DeleterType> get()
    {
        if (pool_.empty())
        {
            throw std::logic_error("no more object");
        }

        //every time add custom deleter for default unique_ptr
        std::unique_ptr<T, DeleterType> ptr(pool_.back().release(), [this](T* t)
        {
            pool_.push_back(std::unique_ptr<T>(t));
        });

        pool_.pop_back();
        return std::move(ptr);
    }

    bool empty() const
    {
        return pool_.empty();
    }

    size_t size() const
    {
        return pool_.size();
    }

private:
    std::vector<std::unique_ptr<T>> pool_;
};
//测试代码:
void test_object_pool() { SimpleObjectPool<A> p; p.add(std::unique_ptr<A>(new A())); p.add(std::unique_ptr<A>(new A())); { auto t = p.get(); p.get(); } { p.get(); p.get(); } std::cout << p.size() << std::endl; }

 如果你坚持用shared_ptr,那么回收的时候你需要这样写:

    std::shared_ptr<T> get()
    {
        if (pool_.empty())
        {
            throw std::logic_error("no more object");
        }

        std::shared_ptr<T> ptr = pool_.back();
        auto p = std::shared_ptr<T>(new T(*ptr.get()), [this](T* t) 
        {
            pool_.push_back(std::shared_ptr<T>(t));
        });

        //std::unique_ptr<T, DeleterType> ptr(pool_.back().release(), [this](T* t)
        //{
        //    pool_.push_back(std::unique_ptr<T>(t));
        //});

        pool_.pop_back();
        return p;
    }    

 这种方式需要每次都创建一个新对象,并且拷贝原来的对象,是一种比较低效的做法。 

5.总结

  凡是需要自动回收的场景下都可以使用这种方式:在获取对象的时候将默认删除器改为自定义删除器,确保它可以回收。注意,回收的智能指针使用的是默认删除器,可以确保对象池释放时能正常释放对象。同时也将获取对象和释放对象时,对象的控制权完全分离。
  其他的一些应用场景:多例模式,无需手动释放,自动回收。 

posted on 2015-11-25 17:05  qicosmos(江南)  阅读(3544)  评论(6编辑  收藏  举报

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