.NET Core对象池的应用:扩展篇(2)

如上面的代码片段所示,我们直接可以调用ObjectPoolProvider的CreateStringBuilderPool扩展方法就可以得到针对StringBuilder的对象池对象(类型为ObjectPool<StringBuilder>)。我们上面演示实例一样,我们指定的也是StringBuilder对象的初始和最大容量。池化StringBuilder对象的核心体现在对应的策略类型上,即如下这个StringBuilderPooledObjectPolicy类型。

public class StringBuilderPooledObjectPolicy : PooledObjectPolicy<StringBuilder> { public int InitialCapacity { get; set; } = 100; public int MaximumRetainedCapacity { get; set; } = 4 * 1024; public override StringBuilder Create()=> new StringBuilder(InitialCapacity); public override bool Return(StringBuilder obj) { if (obj.Capacity > MaximumRetainedCapacity) { return false; } obj.Clear(); return true; } }

可以看出它的定义和我们前面定义的FoobarListPolicy类型如出一辙。在默认情况下,池化StringBuilder对象的初始化和最大容量分别为100和5096。如下所示的是ObjectPoolProvider用于创建ObjectPool<StringBuilder>对象的两个CreateStringBuilderPool扩展方法的定义。

public static class ObjectPoolProviderExtensions { public static ObjectPool<StringBuilder> CreateStringBuilderPool( this ObjectPoolProvider provider) => provider.Create(new StringBuilderPooledObjectPolicy()); public static ObjectPool<StringBuilder> CreateStringBuilderPool( this ObjectPoolProvider provider, int initialCapacity, int maximumRetainedCapacity) { var policy = new StringBuilderPooledObjectPolicy() { InitialCapacity = initialCapacity, MaximumRetainedCapacity = maximumRetainedCapacity, }; return provider.Create(policy); } }

三、ArrayPool<T>

接下来介绍的和前面的内容没有什么关系,但同属于我们常用对象池使用场景。我们在编程的时候会大量使用到集合,集合类型(像基于链表的集合除外)很多都采用一个数组作为内部存储,所以会有前面所说的扩容问题。如果这个数组很大,还会造成GC的压力。我们在前面已经采用池化集合的方案解决了这个问题,其实这个问题还有另外一种解决方案。

在很多情况下,当我们需要创建一个对象的时候,实际上需要的一段确定长度的连续对象序列。假设我们将数组对象进行池化,当我们需要一段定长的对象序列的时候,从池中提取一个长度大于所需长度的可用数组,并从中截取可用的连续片段(一般从头开始)就可以了。在使用完之后,我们无需执行任何的释放操作,直接将数组对象归还到对象池中就可以了。这种基于数组的对象池使用方式可以利用ArrayPool<T>来实现。

public abstract class ArrayPool<T> { public abstract T[] Rent(int minimumLength); public abstract void Return(T[] array, bool clearArray); public static ArrayPool<T> Create(); public static ArrayPool<T> Create(int maxArrayLength, int maxArraysPerBucket); public static ArrayPool<T> Shared { get; } }

如上面的代码片段所示,抽象类型ArrayPool<T>同样提供了完成对象池两个基本操作的方法,其中Rent方法从对象池中“借出”一个不小于(不是等于)指定长度的数组,该数组最终通过Return方法释放到对象池。Return方法的clearArray参数表示在归还数组之前是否要将其清空,这取决我们针对数组的使用方式。如果我们每次都需要覆盖原始的内容,就没有必要额外执行这种多余操作。

我们可以通过静态方法Create创建一个ArrayPool<T>对象。池化的数组并未直接存储在对象池中,长度接近的多个数组会被封装成一个桶(Bucket)中,这样的好处是在执行Rent方法的时候可以根据指定的长度快速找到最为匹配的数组(大于并接近指定的长度)。对象池存储的是一组Bucket对象,允许的数组长度越大,桶的数量越多。Create方法除了可以指定数组允许最大长度,还可以指定每个桶的容量。除了调用静态Create方法创建一个独占使用的ArrayPool<T>对象之外,我们可以使用静态属性Shared返回一个应用范围内共享的ArrayPool<T>对象。ArrayPool<T>的使用非常方便,如下的代码片段演示了一个读取文件的实例。

class Program { static async Task Main() { using var fs = new FileStream("test.txt", FileMode.Open); var length = (int)fs.Length; var bytes = ArrayPool<byte>.Shared.Rent(length); try { await fs.ReadAsync(bytes, 0, length); Console.WriteLine(Encoding.Default.GetString(bytes, 0, length)); } finally { ArrayPool<byte>.Shared.Return(bytes); } } }

四、MemoryPool<T>

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