目錄

• 前言
• 池化策略
  
• 物件池的使用
  
• 指定物件池容量
  
• 在 ASP.NET Core 中使用
  
• 總結
  

前言

池這個概念大家都很熟悉，比如我們經常聽到連線池和執行緒池。它是一種基於使用預先分配資源集合的效能優化思想。

簡單說，物件池就是物件的容器，旨在優化資源的使用，通過在一個容器中池化物件，並根據需要重複使用這些池化物件來滿足效能上的需求。當一個物件被啟用時，便被從池中取出。當物件被停用時，它又被放回池中，等待下一個請求。物件池一般用於物件的初始化過程代價較大或使用頻率較高的場景。

那在 .NET 中如何實現或使用物件池呢？

在 ASP.NET Core 框架裡已經內建了一個物件池功能的實現：Microsoft.Extensions.ObjectPool。如果是控制檯應用程式，可以單獨安裝這個擴充套件庫。

池化策略

首先，要使用 ObjectPool，需要建立一個池化策略，告訴物件池你將如何建立物件，以及如何歸還物件。

該策略通過實現介面 IPooledObjectPolicy 來定義，下面是一個最簡單的策略實現：

public class FooPooledObjectPolicy : IPooledObjectPolicy<Foo>
{
    public Foo Create()
    {
        return new Foo();
    }

    public bool Return(Foo obj)
    {
        return true;
    }
}

如果每次編碼都要定義這樣的策略，會比較麻煩，可以自己定義一個通用的泛型實現。Microsoft.Extensions.ObjectPool 中也提供了一個預設的泛型實現：DefaultPooledObjectPolicy<T>。如果不需要定義複雜的構造邏輯，使用預設的就行。下面我們來看看怎麼使用。

物件池的使用

物件池使用的原則是：有借有還，再借不難。

當物件池中沒有例項時，則建立例項並返回給呼叫元件；當物件池中已有例項時，則直接取一個現有例項返回給呼叫元件。而且這個過程是執行緒安全的。

Microsoft.Extensions.ObjectPool 提供了預設的物件http://www.cppcns.com

var policy = new DefaultPooledObjectPolicy<Foo>();
var pool = new DefaultObjectPool<Foo>(policy);

我們來看一個常規示例(C# 9.0 單檔案完整程式碼)：

using Microsoft.Extensions.ObjectPool;
using System;

var policy = new DefaultPooledObjectPolicy<Foo>();
var pool = new DefaultObjectPool<Foo>(policy);

// 借
var item1 = pool.Get();
// 還
pool.Return(item1);
Console.WriteLine("item 1: {0}",item1.Id);

// 借
var item2 = pool.Get();
// 還
pool.Return(item2);
Console.WriteLine("item 2: {0}",item2.Id);

Console.ReadKey();

public class Foo
{
    public string Id { get; set; } = Guid.NewGuid().ToString("N");
}

列印結果：

通過列印的 Id 知道，item1 和 item2 是同一樣物件。

我們再來看看只借不還會是什麼樣子：

// ...

// 借
var item1 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 1: {0}",item1.Id);

// 再借
var item2 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 2: {0}",item2.Id);

// ...

列印結果：

可以看到，兩個物件是不同的例項。所以，當呼叫元件從物件池中借走一個物件例項，使用完後應立即歸還給物件池，以便重複使用，避免因構造新物件消耗過多資源。

指定物件池容量

在建立 DefaultObjectPool<T> 時，還可以指定第二個引數：物件池的容量。它表示最大可從該物件池取出的物件數量，指定數量以外的被取走的物件將不會被池化。我來演示一下，大家就知道什麼意思了，請看示例：

using Microsoft.Extensions.ObjectPool;
using System;

var policy = new DefaultPooledObjectPolicy<Foo>();

// 指定容量為 2。
var pool = new DefaultObjectPool<CWHviFL;Foo>(policy,2);

// 借走 3 個
var item1 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 1: {0}",item1.Id);
var item2 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 2: {0}",item2.Id);
var item3 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 3: {0}",item3.Id);

// 再還會 3 個
pool.Return(item1);
pool.Return(item2);
pool.Return(item3);


// 再借走 3 個
var item4 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 4: {0}",item4.Id);
var item5 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 5: {0}",item5.Id);
var item6 = pool.Get();
Console.WriteLine("item 6: {0}",item6.Id);

Console.ReadKey();

注意示例程式碼中我給物件池指定了容量為 2，然後借走 3 個再歸還 3 個，後面再借走 3 個。來看看列印結果：

我們看到，item1 與 item4 是同一個物件，item2 與 item5 是同一個物件。item3 與 item6 卻不是同一個物件。

也就是說，當物件從池中取出超過指定容量的物件數量，雖然歸還了相同數量的物件，但物件池只允許容納 2 個物件，第三個物件不會被池化。

在 ASP.NET Core 中使用

ASP.NET Core 框架內建好了 Microsoft.Extensions.ObjectPool，不需要單獨安裝。官方文件有個基於 ASP.NET Core 的使用示例：

https://docs.microsoft.com/en-us/aspnet/core/performance/objectpool

這個例子把 StringBuilder 做了池化。我這裡就直接貼官方的例子了，為了更直觀些，我把無關的程式碼簡化掉了。

先定義一箇中間件：

public class BirthdayMiddleware
{
    private readonly RequestDelegate _next;

    public BirthdayMiddleware(RequestDelegate next)
    {
        _next = next;
    }

    public async Task InvokeAsync(HttpContext context,ObjectPool<StringBuilder> builderPoohttp://www.cppcns.coml)
    {
        var stringBuilder = builderPool.Get();
        try
        {
            stringBuilder.Append("Hi");
            // 其它處理
            await context.Response.WriteAsync(stringBuilder.ToString());
        }
        finally // 即使出錯也要保證歸還物件
        {
            builderPool.Return(stringBuilder);
        }
    }
}

在 Startup 中註冊相應的服務和中介軟體：

public class Startup
{
    public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
    {
        services.TryAddSingleton<ObjectPoolProvider,DefaultObjectPoolProvider>();

        services.TryAddSingleton<ObjectPool<StringBuilder>>(serviceProvider =>
        {
            var provider = serviceProvider.GetRequiredService<ObjectPoolProvider>();
            var policy = new StringBuilderPooledObjectPolicy();
            return provider.Create(policy);
        });
    }

    public void Configure(IApplicationBuilder app,IHostingEnvironment env)
    {
        app.UseMiddleware<BirthdayMiddleware>();
    }
}

這個示例用了 DefaultObjectPoolProvider，它是預設的物件池 Provider，所以你也可以自定義自己的物件池 Provider。

總結

Microsoft.Extensions.ObjectPool 提供的物件池功能還是挺靈活的。普通場景使用使用預設的池化策略、預設的物件池和預設的物件池提供者就可以滿足需求，也可以自定義其中任意某部件來實現比較特殊或複雜的需求。

物件池的使用原則是：有借有還，再借不難。當呼叫元件從物件池中借走一個物件例項，使用完後應立即歸還給物件池，以便重複利用，避免因過多的物件初始化影響系統性能。

到此這篇關於.NET Core中如何實現或使用物件池的文章就介紹到這了,更多相關.NET Core使用物件池內容請搜尋我們以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以後多多支援我們！