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
template
class 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: " <getSocket() << std::endl;
pool.deallocate(conn);
std::cout << "socket: " <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。
原创文章，作者：小蓝，如若转载，请注明出处：https://www.506064.com/n/250823.html
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