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1 享元模式介绍
2 享元模式原理
3 享元模式实现
4 享元模式应用实例 5 享元模式总结 1 享元模式介绍
享元模式 (flyweight pattern) 的原始定义是#xff1a;摒弃了在每个对象中保存所有数据的方式#xff0c;通过共享多个对象所共有的相同状态#xff0c;从而让我…目录
1 享元模式介绍
2 享元模式原理
3 享元模式实现
4 享元模式应用实例 5 享元模式总结 1 享元模式介绍
享元模式 (flyweight pattern) 的原始定义是摒弃了在每个对象中保存所有数据的方式通过共享多个对象所共有的相同状态从而让我们能在有限的内存容量中载入更多对象。
2 享元模式原理
享元模式的结构较为复杂,通常会结合工厂模式一起使用,在它的结构图中包含了一个享元工厂类. 抽象享元角色Flyweight通常是一个接口或抽象类在抽象享元类中声明了具体享元类公共的方法这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据内部状态同时也可以通过这些方法来设置外部数据外部状态。 享元Flyweight模式中存在以下两种状态 内部状态即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。外部状态指随环境改变而改变的不可以共享的部分。享元模式的实现要领就是区分应用中的这两种状态并将外部状态外部化。 可共享的具体享元Concrete Flyweight角色 它实现了抽象享元类称为享元对象在具体享元类中为内部状态提供了存储空间。通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类为每一个具体享元类提供唯一的享元对象。 非共享的具体享元Unshared Flyweight)角色 并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享不能被共享的子类可设计为非共享具体享元类当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过实例化创建。 享元工厂Flyweight Factory角色 负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时享元工厂检査系统中是否存在符合要求的享元对象如果存在则提供给客户如果不存在的话则创建一个新的享元对象。
3 享元模式实现
抽象享元类可以是一个接口也可以是一个抽象类,作为所有享元类的公共父类, 主要作用是提高系统的可扩展性.
/*** 抽象享元类* author spikeCong* date 2022/10/10**/
public abstract class Flyweight {public abstract void operation(String extrinsicState);}
具体享元类,具体享元类中要将内部状态和外部状态分开处理,内部状态作为具体享元类的成员变量,而外部状态通过注入的方式添加到具体享元类中.
/*** 可共享-具体享元类* author spikeCong* date 2022/10/10**/
public class ConcreteFlyweight extends Flyweight {//内部状态 intrinsicState作为成员变量,同一个享元对象的内部状态是一致的private String intrinsicState;public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {this.intrinsicState intrinsicState;}/*** 外部状态在使用时由外部设置,不保存在享元对象中,即使是同一个对象* param extrinsicState 外部状态,每次调用可以传入不同的外部状态*/Overridepublic void operation(String extrinsicState) {//实现业务方法System.out.println( 享元对象内部状态 intrinsicState ,外部状态: extrinsicState);}
}
非共享享元类,不复用享元工厂内部状态,但是是抽象享元类的子类或实现类
/*** 非共享具体享元类* author spikeCong* date 2022/10/10**/
public class UnsharedConcreteFlyweight extends Flyweight {private String intrinsicState;public UnsharedConcreteFlyweight(String intrinsicState) {this.intrinsicState intrinsicState;}Overridepublic void operation(String extrinsicState) {System.out.println( 使用不共享对象,内部状态: intrinsicState ,外部状态: extrinsicState);}
}
享元工厂类, 管理一个享元对象类的缓存池。它会存储享元对象之间需要传递的共有状态比如按照大写英文字母来作为状态标识这种只在享元对象之间传递的方式就叫内部状态。同时它还提供了一个通用方法 getFlyweight()主要通过内部状态标识来获取享元对象。
/*** 享元工厂类* 作用: 作为存储享元对象的享元池.用户获取享元对象时先从享元池获取,有则返回,没有创建新的* 享元对象返回给用户,并在享元池中保存新增的对象.* author spikeCong* date 2022/10/10**/
public class FlyweightFactory {//定义一个HashMap用于存储享元对象,实现享元池private MapString,Flyweight pool new HashMap();public FlyweightFactory() {//添加对应的内部状态pool.put(A,new ConcreteFlyweight(A));pool.put(B,new ConcreteFlyweight(B));pool.put(C,new ConcreteFlyweight(C));}//根据内部状态来进行查找public Flyweight getFlyweight(String key){//对象存在,从享元池直接返回if(pool.containsKey(key)){System.out.println(享元池中存在,直接复用,key: key);return pool.get(key);}else{//如果对象不存在,先创建一个新的对象添加到享元池中,然后返回System.out.println(享元池中不存在,创建并复用,key: key);Flyweight fw new ConcreteFlyweight(key);pool.put(key,fw);return fw;}}
}
4 享元模式应用实例 代码如下
/*** 抽象享元类: 五子棋类* author spikeCong* date 2022/10/10**/
public abstract class GobangFlyweight {public abstract String getColor();public void display(){System.out.println(棋子颜色: this.getColor());}
}/*** 共享享元类-白色棋子* author spikeCong* date 2022/10/10**/
public class WhiteGobang extends GobangFlyweight{Overridepublic String getColor() {return 白色;}
}/*** 共享享元类-黑色棋子* author spikeCong* date 2022/10/10**/
public class BlackGobang extends GobangFlyweight {Overridepublic String getColor() {return 黑色;}
}/*** 享元工厂类-生产围棋棋子,使用单例模式进行设计* author spikeCong* date 2022/10/10**/
public class GobangFactory {private static GobangFactory factory new GobangFactory();private static MapString,GobangFlyweight pool;//设置共享对象的内部状态,在享元对象中传递private GobangFactory() {pool new HashMapString,GobangFlyweight();GobangFlyweight black new BlackGobang(); //黑子GobangFlyweight white new WhiteGobang(); //白子pool.put(b,black);pool.put(w,white);}//返回享元工厂类唯一实例public static final GobangFactory getInstance(){return SingletonHolder.INSTANCE;}//静态内部类-单例private static class SingletonHolder{private static final GobangFactory INSTANCE new GobangFactory();}//通过key获取集合中的享元对象public GobangFlyweight getGobang(String key){return pool.get(key);}
}public class Client {public static void main(String[] args) {//获取享元工厂对象GobangFactory instance GobangFactory.getInstance();//获取3颗黑子GobangFlyweight b1 instance.getGobang(b);GobangFlyweight b2 instance.getGobang(b);GobangFlyweight b3 instance.getGobang(b);System.out.println(判断两颗黑子是否相同: (b1 b2));//获取2颗白子GobangFlyweight w1 instance.getGobang(w);GobangFlyweight w2 instance.getGobang(w);System.out.println(判断两颗白子是否相同: (w1 w2));//显示棋子b1.display();b2.display();b3.display();w1.display();w2.display();}
} 5 享元模式总结
1) 享元模式的优点 极大减少内存中相似或相同对象数量节约系统资源提供系统性能 享元模式中的外部状态相对独立且不影响内部状态
2) 享元模式的缺点
为了使对象可以共享需要将享元对象的部分状态外部化分离内部状态和外部状态使程序逻辑复杂
3) 使用场景 一个系统有大量相同或者相似的对象造成内存的大量耗费。 注意: 在使用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池而这需要耗费一定的系统资源因此应当在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式。 在 Java 中享元模式一个常用的场景就是使用数据类的包装类对象的 valueOf() 方法。比如使用 Integer.valueOf() 方法时实际的代码实现中有一个叫 IntegerCache 的静态类它就是一直缓存了 -127 到 128 范围内的数值如下代码所示你可以在 Java JDK 中的 Integer 类的源码中找到这段代码。
public class Test1 {public static void main(String[] args) {Integer i1 127;Integer i2 127;System.out.println(i1和i2对象是否是同一个对象 (i1 i2));Integer i3 128;Integer i4 128;System.out.println(i3和i4对象是否是同一个对象 (i3 i4));}}//传入的值在-128 - 127 之间,直接从缓存中返回
public static Integer valueOf(int i) {if (i IntegerCache.low i IntegerCache.high)return IntegerCache.cache[i (-IntegerCache.low)];return new Integer(i);
}
可以看到 Integer 默认先创建并缓存 -128 ~ 127 之间数的 Integer 对象当调用 valueOf 时如果参数在 -128 ~ 127 之间则计算下标并从缓存中返回否则创建一个新的 Integer 对象。
其实享元模式本质上就是找到对象的不可变特征并缓存起来当类似对象使用时从缓存中读取以达到节省内存空间的目的。
