一、什么是对象池
对象池是一种用于管理对象缓存的数据结构,用于保存多个已分配的对象,以便在需要时可以快速重用它们,从而减少了对象的动态分配和释放的开销。
C++的对象池通常用于管理相对较小的可重复使用的对象,如单例模式的对象、线程池的任务对象、内存池中的对象、连接池中的连接对象等一些生命周期比较长的对象。
二、对象池的实现
1.对象池的设计思路
一般的对象池是由一个数组和一个标志位组成的,数组用于保存对象的指针,标志位指示该对象是否空闲可用。
对象池通常可以完成以下操作:
1. 对象池的初始化。
2. 从对象池中分配出一个对象。
3. 归还操作,将对象放回对象池中。
4. 清理对象池,销毁对象。
2.对象池的实现代码
templateclass ObjectPool { public: ObjectPool(int maxSize = 1024) : m_maxSize(maxSize), m_allocIdx(0), m_freeIdx(0) { m_pArray = new T[maxSize]; m_pFreeList = new int[maxSize]; for(int i = 0; i < maxSize; i++) { m_pFreeList[i] = i; } } ~ObjectPool() { delete[] m_pArray; delete[] m_pFreeList; } T* allocate() { if(m_freeList.empty()) { printf("ObjectPool error! no available object to allocate!"); return NULL; } int idx = m_freeList[m_freeIdx++]; T* pObj = new(m_pArray + idx) T(); //直接调用构造函数 m_allocList.insert(std::make_pair(pObj, idx)); //插入到map中记录分配情况 return pObj; } void deallocate(T* pObj) { typename std::map ::iterator it = m_allocList.find(pObj); if(it == m_allocList.end()) { printf("ObjectPool error! freeing invalid object! "); return; } pObj->~T(); //调用析构函数 m_freeList[--m_freeIdx] = it->second; m_allocList.erase(it); } private: T* m_pArray; int m_maxSize; int m_allocIdx; //分配指针 int m_freeIdx; //空闲指针 std::vector m_freeList; std::map m_allocList; };
三、对象池的应用
1.使用对象池管理连接
在TCP服务器中,每个连接会占用一个套接字资源,如果频繁申请和释放套接字对象,会给系统带来很大的负担。使用对象池管理连接可以避免频繁的套接字对象申请和释放,提高系统的性能。
#include#include "ObjectPool.h" class Connection { public: void setSocket(int sock) { m_sock = sock; } int getSocket() const { return m_sock; } private: int m_sock; }; int main() { ObjectPool pool(1000); Connection* conn = pool.allocate(); conn->setSocket(1001); std::cout << "socket: " << conn->getSocket() << std::endl; pool.deallocate(conn); std::cout << "socket: " << conn->getSocket() << std::endl; return 0; }
2.使用对象池管理任务
在使用线程池时,为了避免频繁创建和销毁任务,可以使用对象池管理任务对象,从而提高系统的性能。
#include#include "ObjectPool.h" class Task { public: void run() { std::cout << "Task is running!" << std::endl; } }; int main() { ObjectPool pool(1000); Task* task = pool.allocate(); task->run(); pool.deallocate(task); task->run(); return 0; }
3.使用对象池管理内存块
在内存池的实现中,为了减少内存分配和释放的开销,通常使用对象池来管理内存块。内存块的大小是固定的,每个内存块使用标记位标记是否正在使用,如果该块没有被占用,则将其放置到内存池的空闲链表中。
#include#include "ObjectPool.h" class MemoryBlock { public: char m_data[1024]; }; int main() { ObjectPool pool(1000); MemoryBlock* block = pool.allocate(); std::cout << "MemoryBlock is allocated!" << std::endl; pool.deallocate(block); std::cout << "MemoryBlock is deallocated" << std::endl; return 0; }
四、总结
对象池是一种用于管理对象缓存的数据结构,可以在需要时快速重用对象,从而减少了对象的动态分配和释放的开销。C++的对象池通常用于管理相对较小的可重复使用的对象。本文讲解了对象池的实现思路和具体实现代码,并以连接、任务和内存块为例,阐述了对象池的应用。