Java對象的生命周期分析
Java對象的生命周期大致包括三個(gè)階段：對象的創(chuàng)建，對象的使用，對象的清除。因此，對象的生命周期長度可用如下的表達(dá)式表示：T = T1 + T2 +T3。其中T1表示對象的創(chuàng)建時(shí)間，T2表示對象的使用時(shí)間，而T3則表示其清除時(shí)間。由此，我們可以看出，只有T2是真正有效的時(shí)間，而T1、T3則是對象本身的開銷。下面再看看T1、T3在對象的整個(gè)生命周期中所占的比例。
我們知道，Java對象是通過構(gòu)造函數(shù)來創(chuàng)建的，在這一過程中，該構(gòu)造函數(shù)鏈中的所有構(gòu)造函數(shù)也都會(huì)被自動(dòng)調(diào)用。另外，默認(rèn)情況下，調(diào)用類的構(gòu)造函數(shù)時(shí)，Java會(huì)把變量初始化成確定的值：所有的對象被設(shè)置成null，整數(shù)變量（byte、short、int、long）設(shè)置成0，float和double變量設(shè)置成0.0，邏輯值設(shè)置成false。所以用new關(guān)鍵字來新建一個(gè)對象的時(shí)間開銷是很大的，如表1所示。
表1 一些操作所耗費(fèi)時(shí)間的對照表
| 運(yùn)算操作 |
示例 |
標(biāo)準(zhǔn)化時(shí)間 |
| 本地賦值 |
i = n |
1.0 |
| 實(shí)例賦值 |
this.i = n |
1.2 |
| 方法調(diào)用 |
Funct() |
5.9 |
| 新建對象 |
New Object() |
980 |
| 新建數(shù)組 |
New int[10] |
3100 |
從表1可以看出，新建一個(gè)對象需要980個(gè)單位的時(shí)間，是本地賦值時(shí)間的980倍，是方法調(diào)用時(shí)間的166倍，而若新建一個(gè)數(shù)組所花費(fèi)的時(shí)間就更多了。
再看清除對象的過程。我們知道，Java語言的一個(gè)優(yōu)勢，就是Java程序員勿需再像C/C++程序員那樣，顯式地釋放對象，而由稱為垃圾收集器（Garbage Collector）的自動(dòng)內(nèi)存管理系統(tǒng)，定時(shí)或在內(nèi)存凸現(xiàn)出不足時(shí)，自動(dòng)回收垃圾對象所占的內(nèi)存。凡事有利總也有弊，這雖然為Java程序設(shè)計(jì)者提供了極大的方便，但同時(shí)它也帶來了較大的性能開銷。這種開銷包括兩方面，首先是對象管理開銷，GC為了能夠正確釋放對象，它必須監(jiān)控每一個(gè)對象的運(yùn)行狀態(tài)，包括對象的申請、引用、被引用、賦值等。其次，在GC開始回收“垃圾”對象時(shí)，系統(tǒng)會(huì)暫停應(yīng)用程序的執(zhí)行，而獨(dú)自占用CPU。
因此，如果要改善應(yīng)用程序的性能，一方面應(yīng)盡量減少創(chuàng)建新對象的次數(shù)；同時(shí)，還應(yīng)盡量減少T1、T3的時(shí)間，而這些均可以通過對象池技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
對象池技術(shù)的基本原理
對象池技術(shù)基本原理的核心有兩點(diǎn)：緩存和共享，即對于那些被頻繁使用的對象，在使用完后，不立即將它們釋放，而是將它們緩存起來，以供后續(xù)的應(yīng)用程序重復(fù)使用，從而減少創(chuàng)建對象和釋放對象的次數(shù)，進(jìn)而改善應(yīng)用程序的性能。事實(shí)上，由于對象池技術(shù)將對象限制在一定的數(shù)量，也有效地減少了應(yīng)用程序內(nèi)存上的開銷。
實(shí)現(xiàn)一個(gè)對象池，一般會(huì)涉及到如下的類：
1）對象池工廠（ObjectPoolFactory）類
該類主要用于管理相同類型和設(shè)置的對象池（ObjectPool），它一般包含如下兩個(gè)方法：
·createPool：用于創(chuàng)建特定類型和設(shè)置的對象池；
·destroyPool：用于釋放指定的對象池；
同時(shí)為保證ObjectPoolFactory的單一實(shí)例，可以采用Singleton設(shè)計(jì)模式，見下述getInstance方法的實(shí)現(xiàn)：
public static ObjectPoolFactory getInstance() {
if (poolFactory == null) {
poolFactory = new ObjectPoolFactory();
}
return poolFactory;
} |
2）參數(shù)對象（ParameterObject）類
該類主要用于封裝所創(chuàng)建對象池的一些屬性參數(shù)，如池中可存放對象的數(shù)目的最大值（maxCount）、最小值（minCount）等。
3）對象池（ObjectPool）類
用于管理要被池化對象的借出和歸還，并通知PoolableObjectFactory完成相應(yīng)的工作。它一般包含如下兩個(gè)方法：
·getObject：用于從池中借出對象；
·returnObject：將池化對象返回到池中，并通知所有處于等待狀態(tài)的線程；
4）池化對象工廠（PoolableObjectFactory）類
該類主要負(fù)責(zé)管理池化對象的生命周期，就簡單來說，一般包括對象的創(chuàng)建及銷毀。該類同ObjectPoolFactory一樣，也可將其實(shí)現(xiàn)為單實(shí)例。