java池化技术研究

🔊博主介绍

🌟我是廖志伟，一名Java开发工程师、Java领域优质创作者、CSDN博客专家、51CTO专家博主、阿里云专家博主、清华大学出版社签约作者、产品软文专业写手、技术文章评审老师、问卷调查设计师、个人社区创始人、开源项目贡献者。🌎跑过十五公里、🚀徒步爬过衡山、🔥有过三个月减肥20斤的经历、是个喜欢躺平的狠人。

📕拥有多年一线研发和团队管理经验，研究过主流框架的底层源码(Spring、SpringBoot、Spring MVC、SpringCould、Mybatis、Dubbo、Zookeeper)，消息中间件底层架构原理(RabbitMQ、RockerMQ、Kafka)、Redis缓存、MySQL关系型数据库、 ElasticSearch全文搜索、MongoDB非关系型数据库、Apache ShardingSphere分库分表读写分离、设计模式、领域驱动DDD、Kubernetes容器编排等。

📙有过从0到1的项目高并发项目开发与管理经验，对JVM调优、MySQL调优、Redis调优 、ElasticSearch调优、消息中间件调优、系统架构调优都有着比较全面的实战经验。

📘有过云端搭建服务器环境，自动化部署CI/CD，弹性伸缩扩容服务器（最高200台），了解过秒级部署（阿里云的ACK和华为云的云容器引擎CCE）流程，能独立开发和部署整个后端服务，有过分库分表的实战经验。

🎥经过多年在CSDN创作上千篇文章的经验积累，我已经拥有了不错的写作技巧，与清华大学出版社签下了四本书籍的合约，并将陆续在明年出版。这些书籍包括了基础篇、进阶篇、架构篇的📌《Java项目实战—深入理解大型互联网企业通用技术》📌，以及📚《解密程序员的思维密码–沟通、演讲、思考的实践》📚。具体出版计划会根据实际情况进行调整，希望各位读者朋友能够多多支持！

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🌾阅读前，快速浏览目录和章节概览可帮助了解文章结构、内容和作者的重点。了解自己希望从中获得什么样的知识或经验是非常重要的。建议在阅读时做笔记、思考问题、自我提问，以加深理解和吸收知识。

💡在这个美好的时刻，本人不再啰嗦废话，现在毫不拖延地进入文章所要讨论的主题。接下来，我将为大家呈现正文内容。

🥤本文内容

对象池

以下是一个使用对象池的Java示例代码：

import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;

public class ObjectPool<T> {

    private BlockingQueue<T> pool;

    public ObjectPool(int poolSize) {
        pool = new LinkedBlockingQueue<>(poolSize);
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            pool.add(createObject());
        }
    }

    public T borrowObject() throws InterruptedException {
        return pool.take();
    }

    public void returnObject(T object) {
        pool.offer(object);
    }

    private T createObject() {
        // 创建对象的逻辑
        // 这里只是一个示例，实际使用时可以根据需要进行适当的修改
        return null;
    }
}

在高并发场景下，对象的创建和销毁可能会成为性能瓶颈。使用对象池可以在一定程度上减少对象的创建和销毁次数，提高性能。

这个示例代码中，ObjectPool类初始化时会创建指定数量的对象，并将它们添加到一个阻塞队列中。当需要使用对象时，通过调用borrowObject()方法从队列中取出一个对象，如果队列为空，则会阻塞直到有可用的对象。使用完对象后，通过调用returnObject()方法将对象放回队列中。

这种方式可以避免频繁地创建和销毁对象，节省了系统资源，提高了性能。同时，由于对象池在高并发场景下可以被多个线程同时使用，所以需要注意对象的线程安全性。

内存池

下面是一个使用内存池的简单示例代码：

import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;

public class MemoryPool {
    private ConcurrentLinkedQueue<Object> pool;

    public MemoryPool(int size) {
        pool = new ConcurrentLinkedQueue<>();
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            pool.add(new Object());
        }
    }

    public Object borrowObject() {
        if (pool.isEmpty()) {
            return new Object();
        } else {
            return pool.poll();
        }
    }

    public void returnObject(Object obj) {
        pool.add(obj);
    }
}

在这个示例代码中，MemoryPool 类是一个内存池。在构造函数中，我们初始化了一个大小为 size 的对象池，每个对象都是 Object 类的实例。这些对象初始化后被添加到 ConcurrentLinkedQueue 队列中。

borrowObject 方法用于从内存池中获取一个对象。如果内存池为空，就创建一个新的对象返回；否则，从队列中取出一个对象返回。

returnObject 方法用于将不再使用的对象放回内存池。将对象添加到队列的末尾即可。

内存池的主要目的是避免频繁的对象创建和销毁操作，从而提高系统性能。在高并发场景下，频繁的对象创建和销毁操作会消耗大量的系统资源，而使用内存池可以重复利用已经创建好的对象，减少创建和销毁的次数，提高系统的吞吐量和响应速度。

使用内存池的好处是可以有效地管理和利用系统资源，减少内存碎片和GC压力，提高系统的稳定性和可扩展性。

连接池

下面是一个使用连接池的Java代码示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class ConnectionPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个连接池，初始大小为10，最大大小为20，空闲连接超时时间10秒
        ConnectionPool connectionPool = new ConnectionPool(10, 20, 10);

        // 创建一个线程池，用于模拟高并发场景
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);

        // 模拟100个并发请求
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            executorService.execute(() -> {
                // 从连接池中获取一个连接
                Connection connection = connectionPool.getConnection();

                // 执行一些操作
                connection.doSomething();

                // 将连接归还给连接池
                connectionPool.releaseConnection(connection);
            });
        }

        // 关闭线程池
        executorService.shutdown();

        try {
            // 等待所有请求执行完毕
            executorService.awaitTermination(1, TimeUnit.MINUTES);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 关闭连接池
        connectionPool.close();
    }
}

class ConnectionPool {
    private int connectionPoolSize;
    private int maxPoolSize;
    private long idleTimeout;
    private BlockingQueue<Connection> connections;

    public ConnectionPool(int connectionPoolSize, int maxPoolSize, long idleTimeout) {
        this.connectionPoolSize = connectionPoolSize;
        this.maxPoolSize = maxPoolSize;
        this.idleTimeout = idleTimeout;
        this.connections = new LinkedBlockingQueue<>(maxPoolSize);
    }

    public Connection getConnection() {
        // 先尝试从连接池中取出一个连接
        Connection connection = connections.poll();

        if (connection == null) {
            // 连接池中没有连接可用，需要创建新的连接
            if (connectionPoolSize >= maxPoolSize) {
                // 连接池已满，无法创建新连接，等待空闲连接归还到连接池
                try {
                    connection = connections.take();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } else {
                connection = createConnection();
                connectionPoolSize++;
            }
        }

        return connection;
    }

    public void releaseConnection(Connection connection) {
        // 将连接归还到连接池
        if (connections.size() < maxPoolSize) {
            connections.offer(connection);
        } else {
            // 连接池已满，无法归还更多连接，需要关闭连接
            connection.close();
            connectionPoolSize--;
        }
    }

    public void close() {
        // 关闭所有连接
        for (Connection connection : connections) {
            connection.close();
        }
    }

    private Connection createConnection() {
        // 创建一个新的连接
        return new Connection();
    }
}

class Connection {
    public void doSomething() {
        // 执行一些操作
    }

    public void close() {
        // 关闭连接
    }
}

这个示例代码通过使用连接池来管理数据库连接，以应对高并发场景下的请求。在代码中，先创建一个连接池，通过调用getConnection()方法从连接池中获取一个可用连接，然后执行一些操作，最后通过调用releaseConnection()方法将连接归还给连接池。

连接池的具体实现是通过使用一个BlockingQueue来存储连接对象，当连接池中有可用连接时，直接从队列中取出；当连接池中没有可用连接时，会首先尝试等待一段时间，等待其他线程将连接归还到连接池，并从队列中取出；如果等待时间超时，或者连接池已满，会创建新的连接。

这个示例中还使用了一个线程池来模拟高并发的请求，通过提交100个任务来触发连接池的工作。在所有任务执行完毕后，关闭连接池和线程池。

线程池

以下是一个使用线程池的Java代码示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个固定大小的线程池，容量为10
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            final int taskId = i;
            executor.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    System.out.println("Task " + taskId + " is being executed.");
                    // 执行具体的任务逻辑
                    // ...
                }
            });
        }

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

上述代码中使用了Java中的ExecutorService来创建了一个固定大小的线程池，容量为10。然后通过循环提交了100个任务到线程池中执行。

线程池的优势在于能够有效地管理和复用线程，避免了频繁地创建和销毁线程的开销。在高并发的场景下，使用线程池可以有效地控制并发执行的任务数量，避免系统资源被耗尽，提高系统的性能和稳定性。

线程池中的线程可以复用，因此可以避免线程创建和销毁的开销，而且可以通过控制线程池的大小来限制并发执行的任务数量，避免过多的任务导致系统崩溃或资源耗尽。

在上述代码中，通过ExecutorService的execute方法提交任务到线程池中执行，任务是一个Runnable对象，可以在run方法中实现具体的任务逻辑。

最后，通过调用shutdown方法关闭线程池，这会等待所有任务执行完毕后关闭线程池。

📢文章总结

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• 📺有句老话说的好，牛逼之前都是傻逼式的坚持，希望自己可以通过大量的作品、时间的积累、个人魅力、运气、时机，可以打造属于自己的技术影响力。
• 💥内心起伏不定，我时而激动，时而沉思。我希望自己能成为一个综合性人才，具备技术、业务和管理方面的精湛技能。我想成为产品架构路线的总设计师，团队的指挥者，技术团队的中流砥柱，企业战略和资本规划的实战专家。
• 🎉这个目标的实现需要不懈的努力和持续的成长，但我必须努力追求。因为我知道，只有成为这样的人才，我才能在职业生涯中不断前进并为企业的发展带来真正的价值。在这个不断变化的时代，我们必须随时准备好迎接挑战，不断学习和探索新的领域，才能不断地向前推进。我坚信，只要我不断努力，我一定会达到自己的目标。

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