Erstellen eines Objektpools mittels ConcurrentBag

Dieses Beispiel zeigt, wie Sie einen ConcurrentBag<T> verwenden, um einen Objektpool zu implementieren. Objektpools können die Anwendungsleistung in Situationen verbessern, in denen Sie mehrere Instanzen einer Klasse benötigen und es teuer ist, die Klasse zu erstellen oder zu löschen. Wenn ein Clientprogramm ein neues Objekt benötigt, versucht der Objektpool zunächst, ein Objekt bereitzustellen, das bereits erstellt und an den Pool zurückgegeben wurde. Nur wenn kein Objekt verfügbar ist, wird ein neues erstellt.

Zum Speichern der Objekte wird ein ConcurrentBag<T>-Objekt verwendet, da es ein schnelles Einfügen und Entfernen unterstützt, besonders dann, wenn der gleiche Thread Elemente hinzufügt und entfernt. Dieses Beispiel kann noch bereitgestellt werden, um es auf eine IProducerConsumerCollection<T> aufzubauen, die von der Behälterdatenstruktur implementiert wird, so wie ConcurrentQueue<T> und ConcurrentStack<T>.

Tipp

In diesem Artikel wird beschrieben, wie Sie Ihre eigene Implementierung eines Objektpools mit einem zugrunde liegenden gleichzeitigen Typ („concurrent“) schreiben, um Objekte zur Wiederverwendung zu speichern. Der Typ Microsoft.Extensions.ObjectPool.ObjectPool<T> ist jedoch bereits unter dem Namespace Microsoft.Extensions.ObjectPool vorhanden. Sie sollten den verfügbaren Typ verwenden, bevor Sie eine eigene Implementierung erstellen, die viele zusätzliche Features umfasst.

Beispiel

using System;
using System.Collections.Concurrent;
using System.Threading;
using System.Threading.Tasks;

namespace ObjectPoolExample
{
    public class ObjectPool<T>
    {
        private readonly ConcurrentBag<T> _objects;
        private readonly Func<T> _objectGenerator;

        public ObjectPool(Func<T> objectGenerator)
        {
            _objectGenerator = objectGenerator ?? throw new ArgumentNullException(nameof(objectGenerator));
            _objects = new ConcurrentBag<T>();
        }

        public T Get() => _objects.TryTake(out T item) ? item : _objectGenerator();

        public void Return(T item) => _objects.Add(item);
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            using var cts = new CancellationTokenSource();

            // Create an opportunity for the user to cancel.
            _ = Task.Run(() =>
            {
                if (char.ToUpperInvariant(Console.ReadKey().KeyChar) == 'C')
                {
                    cts.Cancel();
                }
            });

            var pool = new ObjectPool<ExampleObject>(() => new ExampleObject());

            // Create a high demand for ExampleObject instance.
            Parallel.For(0, 1000000, (i, loopState) =>
            {
                var example = pool.Get();
                try
                {
                    Console.CursorLeft = 0;
                    // This is the bottleneck in our application. All threads in this loop
                    // must serialize their access to the static Console class.
                    Console.WriteLine($"{example.GetValue(i):####.####}");
                }
                finally
                {
                    pool.Return(example);
                }

                if (cts.Token.IsCancellationRequested)
                {
                    loopState.Stop();
                }
            });

            Console.WriteLine("Press the Enter key to exit.");
            Console.ReadLine();
        }
    }

    // A toy class that requires some resources to create.
    // You can experiment here to measure the performance of the
    // object pool vs. ordinary instantiation.
    class ExampleObject
    {
        public int[] Nums { get; set; }

        public ExampleObject()
        {
            Nums = new int[1000000];
            var rand = new Random();
            for (int i = 0; i < Nums.Length; i++)
            {
                Nums[i] = rand.Next();
            }
        }

        public double GetValue(long i) => Math.Sqrt(Nums[i]);
    }
}

Imports System.Collections.Concurrent
Imports System.Threading
Imports System.Threading.Tasks

Module ObjectPoolExample


    Public Class ObjectPool(Of T)
        Private _objects As ConcurrentBag(Of T)
        Private _objectGenerator As Func(Of T)

        Public Sub New(ByVal objectGenerator As Func(Of T))
            If objectGenerator Is Nothing Then Throw New ArgumentNullException("objectGenerator")
            _objects = New ConcurrentBag(Of T)()
            _objectGenerator = objectGenerator
        End Sub

        Public Function GetObject() As T
            Dim item As T
            If _objects.TryTake(item) Then Return item
            Return _objectGenerator()
        End Function

        Public Sub PutObject(ByVal item As T)
            _objects.Add(item)
        End Sub
    End Class


    Sub Main()

        Dim cts As CancellationTokenSource = New CancellationTokenSource()

        ' Create an opportunity for the user to cancel.
        Task.Run(Sub()
                     If Console.ReadKey().KeyChar = "c"c Or Console.ReadKey().KeyChar = "C"c Then
                         cts.Cancel()
                     End If
                 End Sub)
        Dim pool As ObjectPool(Of TestClass) = New ObjectPool(Of TestClass)(Function() New TestClass())

        ' Create a high demand for TestClass objects.
        Parallel.For(0, 1000000, Sub(i, loopState)

                                     Dim mc As TestClass = pool.GetObject()
                                     Console.CursorLeft = 0
                                     ' This is the bottleneck in our application. All threads in this loop
                                     ' must serialize their access to the static Console class.
                                     Console.WriteLine("{0:####.####}", mc.GetValue(i))

                                     pool.PutObject(mc)
                                     If cts.Token.IsCancellationRequested Then
                                         loopState.Stop()

                                     End If
                                 End Sub)

        Console.WriteLine("Press the Enter key to exit.")
        Console.ReadLine()
        cts.Dispose()
    End Sub

    ' A toy class that requires some resources to create.
    ' You can experiment here to measure the performance of the
    ' object pool vs. ordinary instantiation.
    Class TestClass

        Public Nums() As Integer

        Public Function GetValue(ByVal i As Long) As Double
            Return Math.Sqrt(Nums(i))
        End Function

        Public Sub New()

            Nums = New Integer(10000000) {}
            '   ReDim Nums(1000000)
            Dim rand As Random = New Random()
            For i As Integer = 0 To Nums.Length - 1
                Nums(i) = rand.Next()
            Next
        End Sub
    End Class

End Module

Siehe auch

• Threadsichere Sammlungen