Pula obiektów

Wzorzec puli obiektów polega na użyciu zbioru zainicjowanych obiektów, które są trzymane w gotowości do użycia, a nie alokowane lub deklarowane na żądanie. Klient puli obiektów żąda obiektu z tej puli i wykonuje na nim pewne operacje. Po skończeniu, zamiast niszczyć obiekt, zwraca go do puli. Wzorzec ten znajduje swoje zastosowanie w przypadkach dotyczących bardzo dużej liczby obiektów – problemach z pamięcią i wydajnością.

Struktura

 

 

Uczestnicy 

• Zarządca - dysponuje pulą, definiuje punkt dostępu do obiektów, zarządza cyklem życia obiektów.
• Obiekt - jest zarządzany przez zarządcę, definiuje swój cykl życia, może być powtórnie wykorzystany.
• Klient - żąda dostępu do obiektów z puli za pośrednictwem zarządcy.

  

Obiekt odpowiedzialny za tworzenie obiektów nie tworzy ich za każdym razem, gdy zażąda tego klient. Przechowuje on grupę aktywnych obiektów w puli. Obiekty te są przydzielane klientów w miarę ich potrzeb. Po wykorzystaniu, zwracane są do puli w zresetowanym stanie (w jakimś rozsądnym stanie na potrzeby ponownego użycia). W ten sposób rozwiązany jest problem racjonalnego wykorzystania zasobów, ponieważ obiekty mogą być wykorzystane wielokrotnie. Wydajność takiego rozwiązania jest uzależniona od liczby aktywnych obiektów i charakterystyki czasowej nadchodzących żądań. Obiekt z puli jest dostarczany w przewidywalnym czasie, podczas gdy rozrzut w czasie tworzenia nowego obiektu, szczególnie przez sieć, może być duży.

Konsekwencje stosowania

Zalety:

• ograniczenie zużycia pamięci - racjonalne zarządzanie nią;
• ograniczona liczba jednocześnie wykorzystywanych obiektów;
• lepsza hermetyzacja - klient nie zajmuje się tworzeniem i obsługą obiektów.

Wady:

• pula obiektów służy jednak do zarządzania grupą obiektów nierozróżnialnych;

Część źródeł nie poleca stosowania puli obiektów, szczególnie dla obiektów, które tylko zajmują pamięć i nie odnoszą się do zewnętrznych zasobów. Poza tym, stosowany w nowoczesnych językach programowania carbage collector stosunkowo szybko radzi sobie z alokowaniem obiektów. Dodatkowo, większość odśmiecaczy skanuje referencje do "żywych" obiektów, a nie pamięć zajmowaną przez te obiekty. To znaczy, że małym kosztem można się pozbyć każdej ilości "martwych" obiektów bez referencji. Dla porównania, utrzymywanie dużej ilości "żywych", lecz nieużywanych obiektów zwiększa czas odśmiecania. W większości przypadków, programy używające odśmiecania zamiast bezpośredniego zarządzania pamięcią działają szybciej.

Zastosowanie

Pula obiektów stosowana jest w celu spowodowania znacznego wzrostu wydajności w przypadkach gdy:

• koszt powoływania nowych obiektów jest wysoki;
• częstotliwość tworzenia nowych obiektów jest wysoka;
• liczba obiektów będących w użyciu jest mała.

   

Przykład

Największe korzyści ze stosowania tego wzorca są odczuwalne w przypadkach obsługi tworzenia obiektów w obszarach takich jak:

• połączenia bazodanowe;
• połączenia gniazdowe;
• wątki;
• duże obiekty graficzne.

Przykładowy kod:

// Manager obiektów z puli

public class PoolManager {

  // Reprezentuje element puli wraz z flagą blokowania

  private static class PoolItem {

    boolean inUse = false;

    Object item;

    PoolItem(Object item) {

      this.item = item;

    }

  }

  // Tablica obiektów puli

  private ArrayList items = new ArrayList();

  // Dodawanie obiektów do puli

  public void add(Object item) {

    items.add(new PoolItem(item));

  }

  // Wyjątek reprezentujący brak wolnych obiektów w puli

  static class EmptyPoolException extends Exception {}

  // Pobieranie wolnego obiektu z puli

  public Object get() throws EmptyPoolException {

    // Zwracamy pierwszy wolny obiekt item'u (items[i].inUse = false)

    // i blokujemy go lub wywołujemy EmptyPoolException

  }

  // Zwalnianie obiektu z puli

  public void release(Object o) {

    // Wyszukujemy item z puli posiadający obiekt o i zwalniamy flagę zajętości

    // (item[i].inUse = false) lub wyjątek jeśli nie znaleziono

  }

}

Źródło: http://jdn.pl/node/1241
       
Źródła