池化技术的总结

1.什么是池化技术

    池化技术指的是提前准备一些资源，在需要时可以重复使用这些预先准备的资源。
    在系统开发过程中，我们经常会用到池化技术。通俗的讲，池化技术就是：把一些资源预先分配好，组织到对象池中，之后的业务使用资源从对象池中获取，使用完后放回到对象池中。即对象池对资源（线程、连接和内存）进行管理，这样做带来几个明显的好处：

    1.资源重复使用， 减少了资源分配和释放过程中的系统消耗。比如，在IO密集型的服务器上，并发处理过程中的子线程或子进程的创建和销毁过程，带来的系统开销将是难以接受的。所以在业务实现上，通常把一些资源预先分配好，如线程池，数据库连接池，Redis连接池，HTTP连接池等，来减少系统消耗，提升系统性能。

    2.可以对资源的整体使用做限制。这个好理解，相关资源预分配且只在预分配是生成，后续不再动态添加，从而限制了整个系统对资源的使用上限。类似一个令牌桶的功能。

    3.池化技术分配对象池，通常会集中分配，这样有效避免了碎片化的问题。

2.池化技术的应用

一、连接池

      连接池的原理是通过重用现有连接来减少创建新连接的开销，提高应用程序访问数据库的效率。如果使用连接池的话，每一次创建连接数据库都要经过三次握手，在使用完毕后关闭连接需要经过四次握手。这一过程大大影响系统的性能。
      连接池技术通常用于数据库连接管理，它的核心思想是预先创建一定数量的数据库连接，并将这些连接保存在一个“池”中。当应用程序需要访问数据库时，它不是直接创建一个新的连接，而是从连接池中获取一个已经存在的连接。使用完毕后，这个连接不会被关闭，而是被释放回连接池，以供其他请求重复使用。
    1)连接的预创建和缓存：连接池启动时，会根据配置初始化一定数量的数据库连接，并缓存在内存中。
    2)连接的分配和回收：当应用程序需要数据库连接时，连接池会提供一个已经建立好的连接。应用程序使用完毕后，连接不会真正关闭，而是被归还到连接池中，以便再次使用。
    3)连接的管理：连接池还会负责维护连接的健康状况，比如定期检查连接是否有效，以及在必要时创建新的连接或淘汰旧的连接。
    4)资源的优化利用：由于创建新的数据库连接通常伴随着较大的系统开销（如网络通信、认证等），使用连接池可以显著减少这些开销，因为连接可以被多个请求重复使用。
    5)性能的提升：连接池减少了频繁建立和关闭连接的操作，从而降低了延迟，提高了应用程序的整体性能。
    6)并发的支持：连接池通常设计为线程安全的，能够支持多线程或多进程环境下的并发访问。
    7)灵活性和可配置性：连接池的大小（即同时保持的最大连接数）通常是可配置的，可以根据应用程序的需求和数据库的性能来调整。

    注意：在后端开发中，在循环内连接数据库的大大影响数据库性能的，即使有足够的连接数，依然有可能耗尽连接数。比如在循环语句中进行数据的增删改查操作。

二、线程池

    本文将以java中的线程池为例，详细介绍线程池的概念和工作原理，以及参数设置。以及开发注意事项。
    利用池化技术思想来管理和复用线程，以提高多任务处理的效率和性能。
    线程池是一种资源池，它的目的是优化和管理线程的使用，避免因为频繁创建和销毁线程而导致的资源浪费和性能开销。
关键执行步骤：
    1).当任务来了之后，判断线程池中实际线程数是否小于核心线程数，如果小于就直接创建线程并执行任务。
    2).当实际线程数大于核心线程数，它会判断任务队列是否已满，如果未满直接将任务存放队列即可。
    3).判断线程池的实际线程数是否大于最大线程数，如果小于最大线程数直接创建线程执行任务；实际线程数已经等于最大线程数，那么会直接执行拒绝策略。

    开发中的注意事项：
    在开发中请要使用显性定义一个线程，也不要在开发使用java中juc包中的方法创建线程，必须使用线程池。SpringBoot定义线程池代码如下：

```@Configuration
public class ExecutorConfig {

    private int corePoolSize = 5;
    private int maxPoolSize = 50;

    @Bean
    public Executor workAsync() {
        ThreadPoolTaskExecutor executor = new ThreadPoolTaskExecutor();
        //配置核心线程数
        executor.setCorePoolSize(corePoolSize);
        //配置最大线程数
        executor.setMaxPoolSize(maxPoolSize);
        //配置队列大小
        int queueCapacity = 2000;
        executor.setQueueCapacity(queueCapacity);
        //配置线程池中的线程的名称前缀
        executor.setThreadNamePrefix("workAsync-");
        //rejection-policy：当pool已经达到max size的时候，如何处理新任务CALLER_RUNS：不在新线程中执行任务，而是由调用者所在的线程来执行
        executor.setRejectedExecutionHandler(new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy());
        executor.initialize();
        return executor;
    }

}
使用线程时，在方法上添加注解即可声明某方法为异步，即使用线程池：
@Async("workAsync")

三、内存池

    内存池的原理主要是通过预先分配一定量的内存，来减少程序运行时申请和释放内存的开销，从而提高整体性能。

    内存池技术的核心在于它能够有效地管理内存资源。具体来说，内存池的原理包括以下几个方面：

    1）、减少内存管理的开销：内存池通过一次性申请一大块内存，减少了频繁向操作系统申请和释放内存的开销，这在程序需要大量小块内存时尤其有效。
    2）、防止内存碎片：内存池通常分配固定大小的内存块，这样可以避免因频繁的内存分配和释放导致的内存碎片问题，内存碎片会导致内存利用率降低，影响程序性能。
    3）、提高程序性能：内存池提供了一种高效的内存分配方式，尤其是对于频繁进行内存分配的程序，使用内存池可以明显提升运行效率。
    4）、自定义内存管理机制：内存池允许开发者在给定的内存缓冲区上建立自己的内存管理机制，根据程序的具体需求来分配和释放内存，这可以进一步减少内存管理的开销。

3.池化技术的总结

     池化技术是一种资源管理优化策略，用于提高应用程序的性能和响应能力。它通过重用那些创建、初始化或销毁成本较高的资源来实现这一目的。