享元模式

  • 享元模式主要用于减少创建对象的数量,以减少内存占用和提高性能
  • 属于结构型模式,它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

  • 享元模式尝试重用现有的同类对象,如果未找到匹配的对象,则创建新对象

意图:

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

主要解决:

在有大量对象时,有可能会造成内存溢出,我们把其中共同的部分抽象出来,如果有相同的业务请求,直接返回在内存中已有的对象,避免重新创建。

何时使用:

  • 系统中有大量对象
  • 这些对象消耗大量内存
  • 这些对象的状态大部分可以外部化
  • 这些对象可以按照内蕴状态分为很多组,当把外蕴对象从对象中剔除出来时,每一组对象都可以用一个对象来代替
  • 系统不依赖于这些对象身份,这些对象是不可分辨的。

如何解决:

用唯一标识码判断,如果在内存中有,则返回这个唯一标识码所标识的对象。

关键代码:

用 HashMap 存储这些对象。

应用实例:

  • JAVA 中的 String,如果有则返回,如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面
  • 数据库的连接池。

优点:

大大减少对象的创建,降低系统的内存,使效率提高。

缺点:

提高了系统的复杂度,需要分离出外部状态和内部状态,而且外部状态具有固有化的性质,不应该随着内部状态的变化而变化,否则会造成系统的混乱。

使用场景:

  • 系统有大量相似对象
  • 需要缓冲池的场景。

注意事项:

  • 注意划分外部状态和内部状态,否则可能会引起线程安全问题
  • 这些类必须有一个工厂对象加以控制

案例说明

将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类 Circle。下一步是定义工厂类 ShapeFactory。

ShapeFactory 有一个 Circle 的 HashMap,其中键名为 Circle 对象的颜色。无论何时接收到请求,都会创建一个特定颜色的圆。ShapeFactory 检查它的 HashMap 中的 circle 对象,如果找到 Circle 对象,则返回该对象,否则将创建一个存储在 hashmap 中以备后续使用的新对象,并把该对象返回到客户端。

FlyWeightPatternDemo 类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息(red / green / blue/ black / white),以便获取它所需对象的颜色。

创建一个接口

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public interface Shape {
void draw();
}

创建实现接口的实体类

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public class Circle implements Shape {
private String color;
private int x;
private int y;
private int radius;

public Circle(String color){
this.color = color;
}

public void setX(int x) {
this.x = x;
}

public void setY(int y) {
this.y = y;
}

public void setRadius(int radius) {
this.radius = radius;
}

@Override
public void draw() {
System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color
+", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius);
}
}

创建一个工厂,生成基于给定信息的实体类的对象

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public class ShapeFactory {
private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap<>();

public static Shape getCircle(String color) {
Circle circle = (Circle)circleMap.get(color);

if(circle == null) {
circle = new Circle(color);
circleMap.put(color, circle);
System.out.println("Creating circle of color : " + color);
}
return circle;
}
}

使用该工厂,通过传递颜色信息来获取实体类的对象

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public class FlyweightPatternDemo {
private static final String colors[] =
{ "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
public static void main(String[] args) {

for(int i=0; i < 20; ++i) {
Circle circle =
(Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
circle.setX(getRandomX());
circle.setY(getRandomY());
circle.setRadius(100);
circle.draw();
}
}
private static String getRandomColor() {
return colors[(int)(Math.random()*colors.length)];
}
private static int getRandomX() {
return (int)(Math.random()*100 );
}
private static int getRandomY() {
return (int)(Math.random()*100);
}
}

注意事项

  • 在享元模式这样理解,“享”就表示共享,“元”表示对象
  • 系统中有大量对象,这些对象消耗大量内存,并且对象的状态大部分可以外部化时,我们就可以考虑选用享元模式
  • 用唯一标识码判断,如果在内存中有,则返回这个唯一标识码所标识的对象,用HashMap/HashTable 存储
  • 享元模式大大减少了对象的创建,降低了程序内存的占用,提高效率
  • 享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态,而外部状态具有固化特性,不应该随着内部状态的改变而改变,这是我们使用享元模式需要注意的地方
  • 使用享元模式时,注意划分内部状态和外部状态,并且需要有一个工厂类加以控制
    • 内部状态指对象共享出来的信息,存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变
    • 外部状态指对象得以依赖的一个标记,是随环境改变而改变的、不可共享的状态
  • 享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景,比如 String 常量池、数据库连接池