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设计模式-享元模式(13)

定义

  享元模式(Flyweight Pattern)是池技术的重要实现方式,它可以降低大量重复的、细粒度的类在内存中的开销。英文原话是:Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.意思是:使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。

  享元模式是以共享的方式高效地支持大量细粒度对象。享元对象能做到共享的关键是区分内部状态(Internal State)和外部状态(External State)。

  • 内部状态是存储在享元对象内部的、可以共享的信息,并且不会随环境的改变而改变。
  • 外部状态是随环境的改变而改变且不可以共享的状态。享元对象的外部状态必须由客户端保存,并在享元对象被创建之后,在需要使用的时候再传入到享元对象内部。

享元角色分为四种角色:

  1. 抽象享元(Flyweight)角色:该角色对享元类进行抽象,需要外部状态的操作可以通过参数的形式将外部状态传入。
  2. 具体享元(ConcreteFlyweight)角色:该角色实现抽象享元定义的业务。注意享元对象的内部状态必须与环境无关,从而使得享元对象可以在系统内共享。
  3. 享元工厂(FlyweightFactory)角色:该角色就是构造一个池容器,负责创建和管理享元角色,并提供从池容器中获得享元对象的方法,保证享元对象可以被系统适当地共享。当一个客户端对象请求一个享元对象时,享元工厂角色会去检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象。如果已经有了,则享元工厂提供这个已有的享元对象;否则创建一个合适的享元对象。
  4. 客户端(Client)角色:该角色需要自行存储所有享元对象的外部状态。
/**
 * 抽象享元角色 
 **/
public interface Flyweight {
    //业务方法
    public abstract void operation(String extrinsicState);
}

/**
 * 具体享元类
 **/
public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private String instrinsicState;    //内部状态
    
    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.instrinsicState = intrinsicState;
    }
    
    @Override
    public void operation(String extrinsicState) {
        System.out.println("内部状态:"+instrinsicState+",外部状态:"+extrinsicState);
    }
}

/**
 * 享元工厂类 
 **/
public class FlyweightFactory {
    private static Map pool = new HashMap();
    private FlyweightFactory(){};    //私有构造方法
    public static Flyweight getFlyweight(String intrinsicState){
        Flyweight flyweight = pool.get(intrinsicState);
        if (flyweight == null) {
            flyweight = new ConcreteFlyweight(intrinsicState);
            pool.put(intrinsicState, flyweight);
        }
        return flyweight;
    }
}

//调用
public class textFlyweight {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(FlyweightFactory.getFlyweight("1"));
        System.out.println(FlyweightFactory.getFlyweight("1"));
        System.out.println(FlyweightFactory.getFlyweight("2"));
        System.out.println(FlyweightFactory.getFlyweight("3"));
    }
}

源码

享元模式的优缺点

  享元模式的优点在于能大幅减少内存中对象的数量,降低程序内存的占用率,提高性能。但是,付出的代价也很高:

    • 享元模式增加了系统的复杂性,需要分出外部状态和内部状态,而且内部状态具有固话特性,不能随外部状态改变而改变,这使得程序的逻辑复杂化。
    • 享元模式将享元对象的状态外部化,而读取外部状态使得运行时间变长。

外观模式的应用场景

使用享元模式的典型场景如下:

  • 系统中有大量相似的对象,这些对象耗费大量的内存。
  • 细粒度的对象都具备较接近的外部状态,而且内部状态与环境无关,即对象没有特定身份。
  • 需要缓冲池的场景。

java基础类库中大量使用了享元模式,如String、Integer、Boolean、Character等类都通过享元模式提供了内部的优化机制。

/**
 * 抽奖奖票-抽象享元角色
 **/
public interface IPrize {
    public void LuckDraw(String result);
}

/**
 * 具体享元角色
 **/
public class PrizeFlyweight implements IPrize {
    //奖品 - 内部状态
    private String prizeName;
    
    public PrizeFlyweight(String prizeName) {
        this.prizeName = prizeName;
    }
    
    @Override
    public void LuckDraw(String result) {
        if ("中奖".equals(result)) {
            System.out.println("恭喜中了大奖,奖品是:"+prizeName);
        }else {
            System.out.println("很遗憾您没有中奖!欢迎再来一次!");
        }
    }

}

/**
 * 奖票工厂类 
 **/
public class PrizeFactory {
    private static Map prizePool = new HashMap();
    private PrizeFactory() {}    //私有化,防止生成多个工厂
    
    /**
     * 根据奖品名称获得奖品对象
     * @param prizeName
     * @return
     */
    public static IPrize getInstance(String prizeName){
        IPrize prize = prizePool.get(prizeName);
        if (prize == null) {
            prize = new PrizeFlyweight(prizeName);
            prizePool.put(prizeName, prize);
        }
        return prize;
    }
}

        //调用
    public static void main(String[] args) {
        //内部状态在获取对象时加载
        IPrize prize1 = PrizeFactory.getInstance("超级法拉利一辆");
        //外部状态在调用方法时传入
        prize1.LuckDraw("没中奖");
        System.out.println("-----------------------------");
        IPrize prize2 = PrizeFactory.getInstance("小米手机一部");
        prize2.LuckDraw("中奖");
    }

源码

 

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