基于LRU算法的Java对象池设计

 基于LRU算法的Java对象池设计
刘伟军
(赣南师范学院物理与电子信息学院，江西赣州Mlooo)

对象池是管理与共享系统资源的一种缓存机制，亦称资源池⋯．使用对象池可以获得两大好处：一是可
以降低资源创建与撤销的成本，从而提高系统整体性能；二是有效控制系统资源的使用总量，避免系统因资
源耗尽而崩溃，从而提高系统的可伸缩性．对象池应用很广，例如，管理数据库连接对象池称为数据库连接
池 ；管理组件实例的对象池称为实例池，诸如EJB容器、COM +容器等．而weh服务器则利用H’兀．P连接
池增强对客户访问的处理效率．
1 设计原理
对象池技术就是在当对象第1次被访问后，将其保存在对象池中，第2次读取时，就直接从池中读取．对
象的持久状态存放在关系数据库中或其它介质上．
1．1 对象池命中率命中率是指从缓存中得到请求对象的百分比，它是考察对象池优劣的关键参数．
1．2 对象生命周期对象的生命周期结束时，它必须被替换出对象池．因此，对象何时该消亡，以什么样的
策略被更新，也是对象池必须要解决的问题1．3 对象的一致性对象池内的对象是原对象的副本，设计对象池时必须考虑如何保证对象池内的对象与
原对象的一致性，当对象池内的对象发生变化时，应及时更新对象在数据库中的持久状态．
2 基于LRU算法的对象池框架的实现
对象池框架主要类图如图1所示，这里假设对象池中存放的是银行帐户对象Account，其对象持久状态



 



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2 分钟前

在框架图l中PoolLru继承AbstractPool类，是采用LRU算法的对象池．当客户程序请求访问的帐户对
象不在池内时，AbstractPool会请求PooledObjectFactory，要求得到一个新的帐户对象，而AccountPooledObject—
Factory是具体的实现类，用于产出新的帐户对象．
为实现图l框架，需要解决对象替换策略，对象池大小，对象一致性，以及对象池命中率等问题．
2．1 基于LRU算法的对象替换策略
对象替换，指当对象池内的对象数量已经达到上限，但有新的对象要加入时，需按照某种算法从对象池
选择一个删除，以便添加新的对象．在对象池类PoolLRU中定义基于LRU算法的替换策略程序如下：

public boolean addAccount(Account account){

boolean flag false；

double maxUseTime=0；

double timeDur；／／

int curlndex=0；

Account tempAccount=null；

if(currentObjects<maxObjects){

accountPool

一

． add(account)；

currentObjects++；

flag true：

}else{

for(int i-O；i<accountPool_．size()；i++){

tempAccount=(Account)accountPool一．elementAt(i)；

timeDur：System．currentTimeMillis()一tempAccount．retumLastUsage()；

if(timeDur>maxUseTime){

maxUseTime=timeDur；

curIndex=i；

}

accountPool一

． remove(curlndex)；

accountPool一

． add(account)；

flag true；

}

}

return nag；

}

复制代码
2．2 命中率设计
对象池的命中率用来判断对象池设计的优劣．在对象池类PoolLRU中定义private int hits=0，private int
misses=O；每发生对象池命中时，hits++，而当访问对象不在对象池中时，就从关系数据库中读取，misses+
+，这两个变量用于评价对象池的效率．
2．3 基于LRU算法的对象池类实现
图l所示的PoolLRU类是对象池类，它继承AbstractPool类，实现了acquire()和release()两个方法．定
义了Vector容器变量存储被池化的对象．当需要创建新的帐户对象时，AbstractPool依靠AccountPooledOb．
jectFactory创建帐户对象．该类的具体定义如下：

public class PoolLRU extends AbstractPool{

String accountid；

long ctime；

String name=null；

double balance=0；

／／对象池大小

private int maxObjects；

private Jut currentObjects；

／／定义对象池

protected Vector accountPool一 ；

private static DbCorm ectionPool dbConnPool：

private AccountObserver aecountObserver；

private int hits=0；

private int misses=0：

public PoolLRU(){

accountPool一 =new Vector()；

dbConnPool=DbConnectionPoo1．getlnstance()；

maxObjects=8000；

currentObjects=0：

accountObserver=new AccountObserver()；

}

public Resource acquire(String

Account account=null；

id){

account getAccountByld(id)；

if(account! ：nul1)hits++；

if(account== nul1)l

try{

Connection conn=dbCormPoo1．acquire()；

Statement stmt=conn．createStatement()；

ResuhSet rs=strut．executeQuery(”Select id，name，balance FROM Accounts’’)；

while(IX3．next()){

accounfid=1"5．getString(”id”)；

if(accountid．equals(id)){

name=rs．getString(”nanle”)；

balance=rs．getDouble(”balance”)；

ctime=System．currentTimeMillis()；

account=new Account(aecounrid，llanle，balance，crime)；

misses+ + ；

break；

}

}catch

}catch

}

rs．close()；

stint．close()；

dbConnPoo1．retumConnection(corm)；

(SQLException e)}

e．printStackTrace()；

return null；

(Exception e){

e．printStackTrace()；

retum null；

}

}

return account；

}

public void release(Acount acount)

retumAccount(account)；

}

public void retumAccount(Account account){

addAccount(account)；

accountObserver．update(this，account)；

}

}

复制代码
2．4 对象的一致性设计
对象池
4000
中对象是原对象的映射，系统实现必须保证对象池中对象和关系数据库中对象状态一致，当池内
对象状态发生变化时，处于关系数据库中对象的持久状态也应当立即更新．观察者模式是一种非常好的设计
模式，当池内中的一个对象状态发生变化，所有依赖于它的对象都得到通知并被更新，实现对象间的低耦合．
在图l所示的框架中，Observer接口表示“观察者”的接口，AccountObserver实现该接口，当帐户对象被归还
对象池内时，“观察者”会被通知，“观察者”将调用Update()方法将对象状态写人数据库中以保持和数据库
同步．
3 结束语
对象池技术是提高服务端性能的有效技术，能够减少对象创建次数，节省对象访问时间，同时可以控制
服务端内存资源，避免内存耗尽．本文在J2EE平台上实现了一个基于LRU算法的对象池框架．进一步的研
究内容主要包括：(1)研究在不同对象池大小情况下，LRU对象池性能；(2)在对象池内尝试其它经典算法，
比较各种算法的性能；(3)研究新的算法，提高对象池的命中率．

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