Apache common-pool，common-dbcp源码解读与对象池原理剖析

对象池就是以"空间换时间"的一种常用缓存机制，这里的"时间"特指创建时间。如果一种对象的创建过程非常耗时的话，那么请使用对象池。从内部原理简单的说，对象池技术就是将创建的对象放到一个容器中，用完之后不是销毁而是再放回该容器，让其他的对象调用，对象池中还涉及到一些高级的技术，比如过期销毁，被破坏时销毁，对象数超过池大小销毁，对象池中没有可用空闲对象时等待等等。
对象池技术，在数据库连接过程中使用的比较多，将原有的未使用连接池的数据库访问操作改成连接池方式，性能有了非常大的提升。最近在做一个内部测试工具类的优化工作中接触到了连接池，事实证明，经过两次改造，原来一个比较大的测试类需要500多秒，第一次优化后只需要300多秒，第二次改用连接池之后同一个测试类只需要80多秒。下面是改造过程中的一些总结。
apache的common-pool的工具包是对象池技术的一种具体实现。这里先理解几个概念:
对象池(ObjectPool接口): 可以把它认为是一种容器，它是用来装池对象的，并且包含了用来创建池对象的工厂对象。
池对象:就是要放到池容器中的对象，理论上可以是任何对象。
对象池工厂(ObjectPoolFactory接口):用来创建对象池的工厂，这个没什么好说的。
池对象工厂(PoolableObjectFactory接口):用来创建池对象，将不用的池对象进行钝化(passivateObject)，对要使用的池对象进行激活(activeObject)，对池对象进行验证(validateObject)，对有问题的池对象进行销毁(destroyObject)等工作。
对象池中封装了创建，获取，归还，销毁池对象的职责，当然这些工作都是通过池对象工厂来实施的，容器内部还有一个或多个用来盛池对象的容器。对象池会对容器大小，存放时间，访问等待时间，空闲时间等等进行一些控制，因为可以根据需要来调整这些设置。
当需要拿一个池对象的时候，就从容器中取出一个，如果容器中没有的话，而且又没有达到容器的最大限制，那么就调用池对象工厂，新建一个池对象，并调用工厂的激活方法，对创建的对象进行激活，验证等一系列操作。如果已经达到池容器的最大值，而对象池中又经没有空闲的对象，那么将会继续等待，直到有新的空闲的对象被丢进来，当然这个等待也是有限度的，如果超出了这个限度，对象池就会抛出异常。
"出来混，总是要还的"，池对象也是如此，当将用完的池对象归还到对象池中的时候，对象池会调用池对象工厂对该池对象进行验证，如果验证不通过则被认为是有问题的对象，将会被销毁，同样如果容器已经满了，这个归还池对象将变的"无家可归"，也会被销毁，如果不属于上面两种情况，对象池就会调用工厂对象将其钝化并放入容器中。在整个过程中，激活，检查，钝化处理都不是必须的，因此我们在实现PoolableObjectFactory接口的时候，一般不作处理，给空实现即可，所以诞生了BasePoolableObjectFactory。
当然你也可以将要已有的对象创建好，然后通过addObject放到对象池中去，以备后用。为了确保对对象池的访问都是线程安全的，所有对容器的操作都必须放在synchronized中.
在apache的common-pool工具库中有5种对象池:GenericObjectPool和 GenericKeyedObjectPool，SoftReferenceObjectPool，StackObjectPool，StackKeyedObjectPool。
五种对象池可分为两类，一类是无key的:

一类是有key的:

前面两种用CursorableLinkedList来做容器，SoftReferenceObjectPool用ArrayList做容器，一次性创建所有池化对象，并对容器中的对象进行了软引用(SoftReference)处理，从而保证在内存充足的时候池对象不会轻易被jvm垃圾回收，从而具有很强的缓存能力. 最后两种用Stack做容器. 不带key的对象池是对前面池技术原理的一种简单实现，带key的相对复杂一些，它会将池对象按照key来进行分类，具有相同的key被划分到一组类别中，因此有多少个key，就会有多少个容器。 之所以需要带key的这种对象池，是因为普通的对象池通过makeObject()方法创建的对象基本上都是一模一样的，因为没法传递参数来对池对象进行定制。
因此四种池对象的区别主要体现在内部的容器的区别，Stack遵循"后进先出"的原则并能保证线程安全，CursorableLinkedList是一个内部用游标(cursor)来定位当前元素的双向链表，是非线程安全的，但是能满足对容器的并发修改.ArrayList是非线程安全的，便利方便的容器。
使用对象池的一般步骤:创建一个池对象工厂，将该工厂注入到对象池中，当要取池对象，调用borrowObject，当要归还池对象时，调用returnObject，销毁池对象调用clear()，如果要连池对象工厂也一起销毁，则调用close()。下面是一些时序图：
borrowObject:

returnObject:

invalidateObject:

apache的连接池工具库common-dbcp是common-pool在数据库访问方面的一个具体应用.当对common-pool熟悉之后, 对common-dbcp就很好理解了. 它通过对已有的Connection, Statment对象包装成池对象PoolableConnection, PoolablePreparedStatement. 然后在这些池化的对象中, 持有一个对对象池的引用, 在关闭的时候, 不进行真正的关闭处理, 而是通过调用:
_pool.returnObject(this);
或者
_pool.returnObject(_key,this);
这样一句, 将连接对象放回连接池中.
而对应的对象池前者采用的是ObjectPool, 后者是KeyedObjectPool, 因为一个数据库只对应一个连接, 而执行操作的Statement却根据Sql的不同会分很多种. 因此需要根据sql语句的不同多次进行缓存。在对连接池的管理上, common-dbcp主要采用两种对象:
一个是PoolingDriver, 另一个是PoolingDataSource, 二者的区别是PoolingDriver是一个更底层的操作类, 它持有一个连接池映射列表, 一般针对在一个jvm中要连接多个数据库, 而后者相对简单一些. 内部只能持有一个连接池, 即一个数据源对应一个连接池.
下面是common-dbcp的结构关系:

下面是参考了common-dbcp的例子之后写的一个从连接池中获取连接的工具类