Creazione di un pool di oggetti usando un'istanza ConcurrentBag

Questo esempio illustra come usare ConcurrentBag<T> per implementare un pool di oggetti. I pool di oggetti possono migliorare le prestazioni dell'applicazione in situazioni in cui vengono richieste più istanze di una classe e la classe è costosa da creare o eliminare. Quando un programma client richiede un nuovo oggetto, il pool di oggetti prima tenta di specificarne uno che è già stato creato e restituito al pool. Se non è disponibile nessun oggetto, solo in questo caso viene creato.

ConcurrentBag<T> viene usato per archiviare gli oggetti poiché supporta l'inserimento e la rimozione veloci, specialmente quando lo stesso thread aggiunge e rimuove gli elementi. Questo esempio potrebbe essere ulteriormente ampliato in modo da essere compilato in base a un oggetto IProducerConsumerCollection<T>, implementato dalla struttura dei dati del contenitore, così come ConcurrentQueue<T> e ConcurrentStack<T>.

Suggerimento

Questo articolo definisce come scrivere la propria implementazione di un pool di oggetti con un tipo simultaneo sottostante per archiviare gli oggetti da riutilizzare. Tuttavia, il tipo Microsoft.Extensions.ObjectPool.ObjectPool<T> esiste già nello spazio dei nomi Microsoft.Extensions.ObjectPool. È consigliabile usare il tipo disponibile prima di creare un'implementazione personalizzata, che include molte funzionalità aggiuntive.

Esempio

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

Vedi anche

• Raccolte thread-safe