如何實(shí)現(xiàn)C++對(duì)象池自動(dòng)回收技術(shù)

這篇文章主要介紹了如何實(shí)現(xiàn)C++對(duì)象池自動(dòng)回收技術(shù)，具有一定借鑒價(jià)值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

對(duì)象池可以顯著提高性能，如果一個(gè)對(duì)象的創(chuàng)建非常耗時(shí)或非常昂貴，頻繁去創(chuàng)建的話會(huì)非常低效。對(duì)象池通過(guò)對(duì)象復(fù)用的方式來(lái)避免重復(fù)創(chuàng)建對(duì)象，它會(huì)事先創(chuàng)建一定數(shù)量的對(duì)象放到池中，當(dāng)用戶需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象的時(shí)候，直接從對(duì)象池中獲取即可，用完對(duì)象之后再放回到對(duì)象池中，以便復(fù)用。這種方式避免了重復(fù)創(chuàng)建耗時(shí)或耗資源的大對(duì)象，大幅提高了程序性能。本文將探討對(duì)象池的技術(shù)特性以及源碼實(shí)現(xiàn)。

對(duì)象池類圖

ObjectPool：管理對(duì)象實(shí)例的pool。

Client：使用者。

適用性：

類的實(shí)例可重用。

類的實(shí)例化過(guò)程開(kāi)銷較大。

類的實(shí)例化的頻率較高。

效果：

節(jié)省了創(chuàng)建類實(shí)例的開(kāi)銷。

節(jié)省了創(chuàng)建類實(shí)例的時(shí)間。

存儲(chǔ)空間隨著對(duì)象的增多而增大。

問(wèn)題

目前縱觀主流語(yǔ)言的實(shí)現(xiàn)方式無(wú)外乎3個(gè)步驟：

初始創(chuàng)建一定數(shù)量的對(duì)象池（也允許從外面添加對(duì)象）。

從對(duì)象池中取對(duì)象來(lái)使用。

用完之后返回對(duì)象池。

一般情況下這樣是OK的，可能存在的問(wèn)題是在第三步，有兩個(gè)問(wèn)題：

不方便，每次都需要顯式回收對(duì)象。

忘記將對(duì)象放回對(duì)象池，造成資源浪費(fèi)。

改進(jìn)動(dòng)機(jī)

解決顯式回收的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回收，省心省力。改進(jìn)之后的對(duì)象池?zé)o須提供release方法，對(duì)象會(huì)自動(dòng)回收，改進(jìn)之后的類圖如下。

技術(shù)內(nèi)幕

借助c++11智能指針，因?yàn)橹悄苤羔樋梢宰远x刪除器，在智能指針釋放的時(shí)候會(huì)調(diào)用刪除器，在刪除器中我們將用完的對(duì)象重新放回對(duì)象池。思路比較簡(jiǎn)單，但實(shí)現(xiàn)的時(shí)候需要考慮兩個(gè)問(wèn)題：

什么時(shí)候定義刪除器？以及用shared_ptr還是unique_ptr？下面我們一起來(lái)看一下： 

1. 什么時(shí)候定義刪除器

自定義刪除器只做一件事，就是將對(duì)象重新放入對(duì)象池。如果對(duì)象池初始化的時(shí)候就自定義刪除器的話，刪除器中的邏輯是將對(duì)象放回對(duì)象池，放回的時(shí)候無(wú)法再定義一個(gè)這樣的刪除器，所以這種做法行不通。需要注意，回收的對(duì)象只能是默認(rèn)刪除器的。除了前述原因之外，另外一個(gè)原因是對(duì)象池釋放的時(shí)候需要釋放所有的智能指針，釋放的時(shí)候如果存在自定義刪除器將會(huì)導(dǎo)致對(duì)象無(wú)法刪除。只有在get的時(shí)候定義刪除器才行，但是初始創(chuàng)建或加入的智能指針是默認(rèn)刪除器，所以我們需要把智能指針的默認(rèn)刪除器改為自定義刪除器。

2 .用shared_ptr還是unique_ptr

因?yàn)槲覀冃枰阎悄苤羔樀哪J(rèn)刪除器改為自定義刪除器，用shared_ptr會(huì)很不方便，因?yàn)槟銦o(wú)法直接將shared_ptr的刪除器修改為自定義刪除器，雖然你可以通過(guò)重新創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，把原對(duì)象拷貝過(guò)來(lái)的做法來(lái)實(shí)現(xiàn)，但是這樣做效率比較低。而unique_ptr由于是獨(dú)占語(yǔ)義，提供了一種簡(jiǎn)便的方法方法可以實(shí)現(xiàn)修改刪除器，所以用unique_ptr是最適合的。

2.實(shí)現(xiàn)源碼

#pragma once
#include <memory>
#include <vector>
#include <functional>
template <class T>
class SimpleObjectPool
{
public:
  using DeleterType = std::function<void(T*)>;
  void add(std::unique_ptr<T> t)
  {
    pool_.push_back(std::move(t));
  }
  std::unique_ptr<T, DeleterType> get()
  {
    if (pool_.empty())
    {
      throw std::logic_error("no more object");
    }
    //every time add custom deleter for default unique_ptr
    std::unique_ptr<T, DeleterType> ptr(pool_.back().release(), [this](T* t)
    {
      pool_.push_back(std::unique_ptr<T>(t));
    });
    pool_.pop_back();
    return std::move(ptr);
  }
  bool empty() const
  {
    return pool_.empty();
  }
  size_t size() const
  {
    return pool_.size();
  }
private:
  std::vector<std::unique_ptr<T>> pool_;
};
//test code
void test_object_pool()
{
  SimpleObjectPool<A> p;
  p.add(std::unique_ptr<A>(new A()));
  p.add(std::unique_ptr<A>(new A()));
  {
    auto t = p.get();
    p.get();
  }
  {
    p.get();
    p.get();
  }
  std::cout << p.size() << std::endl;
｝

如果你堅(jiān)持用shared_ptr，那么回收的時(shí)候你需要這樣寫(xiě)：

std::shared_ptr<T> get()
{
if (pool_.empty())
{
throw std::logic_error("no more object");
}
std::shared_ptr<T> ptr = pool_.back();
auto p = std::shared_ptr<T>(new T(std::move(*ptr.get())), [this](T* t)
{
pool_.push_back(std::shared_ptr<T>(t));
});
//std::unique_ptr<T, DeleterType> ptr(pool_.back().release(), [this](T* t)
//{
// pool_.push_back(std::unique_ptr<T>(t));
//});
pool_.pop_back();
return p;
}

這種方式需要每次都創(chuàng)建一個(gè)新對(duì)象，并且拷貝原來(lái)的對(duì)象，是一種比較低效的做法。代碼僅僅是為了展示如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)回收對(duì)象，沒(méi)有考慮線程安全、對(duì)象池?cái)U(kuò)容策略等細(xì)節(jié)

感謝你能夠認(rèn)真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“如何實(shí)現(xiàn)C++對(duì)象池自動(dòng)回收技術(shù)”這篇文章對(duì)大家有幫助，同時(shí)也希望大家多多支持億速云，關(guān)注億速云行業(yè)資訊頻道，更多相關(guān)知識(shí)等著你來(lái)學(xué)習(xí)!