Java设计模式-享元模式
内存属于稀缺资源, 不能随便浪费. 如果有很多相同/相似的对象, 我们可以通过享元节省内存.
内部状态 vs. 外部状态
享元模式(Flyweight): 运用共享技术有效地重用大量细粒度的对象.
享元对象能做到共享的关键是区分了内部状态和外部状态:
此处输入图片的描述
在享元对象内部并且不会随环境改变而改变的共享部分, 可称之为享元对象的内部状态.
而随环境改变而改变的、不可以共享的状态是外部状态.
在设计开发中,有时需要生产大量细粒度对象来表征数据, 如果这些对象除个别参数外基本相同, 此时如果能把那些参数移到类实例外面, 在方法调用时将其传入, 就可以通过共享大幅度减少类实例数目.
模式实现
案例: 围棋设计
有下棋经验的同学都知道一盘棋的棋子大小、材质、颜色(黑/白)往往都是确定的, 而围棋落子的位置却不一定(看水平高低了O(∩_∩)O!), 因此我们可以将棋子位置从棋子对象中剥离, 然后让棋子对象共享大小、材质、颜色属性, 并在调用时将位置传入, 就可大大减少棋子对象的数量:
此处输入图片的描述
Flyweight
所有具体享元类的超类或接口, 通过该接口, Flyweight可以接受并作用于外部状态:
/**
* @author jifang
* @since 16/8/26 上午10:27.
*/
public interface Flyweight {
void operation(Location location);
}
ConcreteFlyweight
实现Flyweight接口, 并为内部状态增加存储空间:
class GoFlyweight implements Flyweight {
private String color;
private double radius;
private String material;
public GoFlyweight(String color, double radius, String material) {
this.color = color;
this.radius = radius;
this.material = material;
}
public String getColor() {
return color;
}
public double getRadius() {
return radius;
}
public String getMaterial() {
return material;
}
@Override
public void operation(Location location) {
System.out.println("[" + color + "]棋 [" + material + "]材质 半径[" + radius + "]CM 落在" + location);
}
}
UnsharedConcreteFlyweight
指不需要共享的Flyweight子类, 因为Flyweight接口共享成为可能, 但它并不强制共享. UnsharedConcreteFlyweight用于解决那些不需要共享对象的问题:
class Location {
private int locX;
private int locY;
public Location() {
}
public Location(int locX, int locY) {
this.locX = locX;
this.locY = locY;
}
public int getLocX() {
return locX;
}
public void setLocX(int locX) {
this.locX = locX;
}
public int getLocY() {
return locY;
}
public void setLocY(int locY) {
this.locY = locY;
}
@Override
public String toString() {
return "{" +
"locX=" + locX +
", locY=" + locY +
'}';
}
}
FlyweightFactory
享元工厂,用来创建并管理Flyweight对象,作用是确保合理地共享Flyweight, 当用户请求一个Flyweight时, FlyweightFactory提供一个共享实例:
public class FlyweightFactory {
private static Map<String, GoFlyweight> map = new ConcurrentHashMap<>();
public static GoFlyweight getGoFlyweight(String color) {
GoFlyweight flyweight = map.get(color);
if (flyweight == null) {
flyweight = new GoFlyweight(color, 1.1, "陶瓷");
map.put(color, flyweight);
}
return flyweight;
}
}
小结
享元模式可以极大减少内存中对象的数量: 相同/相似对象只保留一份, 节约资源, 提高性能. 且将外部状态剥离, 使外部状态相对独立, 不影响内部状态. 但相比原先的设计, 增加了实现复杂度, 且读取外部状态使得运行时间变长(时间换空间).
场景
如果一个应用使用了大量对象从而造成很大的存储开销时;
如果对象的有大量外部状态, 且剥离外部状态就可用相对较少的共享对象取代很多实例时;
‘池’化资源, 如: 线程池、数据库连接池.
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