【C#】用队列构建一个对象池管理对象的创建和释放
背景
最近在做一个图像处理的 WPF 项目，底层使用 Halcon 的 HObject 来存放图像。为了减少频繁创建和释放对象带来的开销，我实现了一个对象池，用来存放 HObject，方便后续流程复用。
最初的实现用的是 .NET 自带的 Queue<T>：
private readonly Queue<T> objects = new Queue<T>();
配合 lock 实现线程安全，在 GetObject 时取出一个对象，ReturnObject 时放回队列。
由于代码会有并发情况，所以直接将Queue 改成了 ConcurrentQueue，就可以不用使用lock了
Queue vs ConcurrentQueue 对比
| 特性 | Queue | ConcurrentQueue |
|---|---|---|
| 线程安全 | ❌ 需要手动加 lock | ✅ 内置线程安全 |
| 性能 | 在单线程或低并发下更快 | 在多线程下更优，避免锁竞争 |
| 操作方式 | Enqueue / Dequeue | Enqueue / TryDequeue |
| Count 属性 | 精确（单线程） | 近似值（多线程下可能不是实时） |
| 适用场景 | 单线程队列或少量锁保护的情况 | 高并发读写队列、生产者-消费者模式 |
改造过程
我将原先的 Queue<T> 换成了 ConcurrentQueue<T>，并去掉了多余的 lock。
原始版本（Queue + lock）
public T GetObject()
{lock (objects){if (objects.Count > 0)return objects.Dequeue();elsereturn new T();}
}
改造版本（ConcurrentQueue）
public T GetObject()
{if (objects.TryDequeue(out var obj)){return obj;}return new T();
}
改造后的好处
-
线程安全更自然
ConcurrentQueue内部使用了无锁算法，减少了阻塞等待的情况。 -
代码更简洁
不再需要手动加lock，也避免了忘记加锁导致的潜在 bug。 -
性能在多线程下更优
多个线程可以同时安全地读写队列。
需要注意的坑
改造后，我也踩了几个坑：
-
不要先判断 Count 再操作
在多线程下，Count只是一个快照值。
如果写成：if (objects.Count > 0)objects.TryDequeue(out var obj);就可能在判断到取出之间，队列已经被别的线程清空，导致逻辑不一致。
✅ 正确写法：直接用
TryDequeue判断并取值。 -
Count 在容量控制上的延迟
当多个线程同时ReturnObject，可能短暂超过_maxPoolSize。
我的处理方式是用while循环清理多余对象：while (objects.Count > _maxPoolSize && objects.TryDequeue(out var old)) {if (old is IDisposable disposable)disposable.Dispose(); }虽然会有一点“超限再回落”，但影响不大。
关于 HObject 的思考
在改造过程中，我发现 HObject 这种一次性资源（Dispose 后不可复用）其实不太适合放到传统意义的“对象池”里。
但是我为了自动化释放管理，同时不愿意立马释放当前图像，所以这么做了。
总结
从这次改造中，我有几点心得：
- 如果是高并发的队列操作，
ConcurrentQueue是更优解，省去了手动加锁的麻烦。 - 多线程下不要依赖
Count做逻辑判断，直接用TryDequeue更安全。 - 改造代码时，不要只关注语法，还要考虑资源生命周期，否则会出现“对象提前被释放”的问题。
💡 一句话总结：
在多线程队列管理上，
ConcurrentQueue是比Queue+lock更简洁的选择，但资源的生命周期管理才是对象池真正的难点。