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享元模式#xff08;Flyweight Pattern#xff09;又叫作轻量级模式#xff0c;是对象池的一种实现。类似线程池#xff0c;线程池可以避免不停地创建和销毁多个对象#xff0c;消耗性能。享元模式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。其宗旨是共享…简介
享元模式Flyweight Pattern又叫作轻量级模式是对象池的一种实现。类似线程池线程池可以避免不停地创建和销毁多个对象消耗性能。享元模式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。其宗旨是共享细粒度对象将多个对同一对象的访问集中起来不必为每个访问者都创建一个单独的对象以此来降低内存的消耗属于结构型设计模式。 享元Flyweight的核心思想很简单如果一个对象实例一经创建就不可变那么反复创建相同的实例就没有必要直接向调用方返回一个共享的实例就行这样即节省内存又可以减少创建对象的过程提高运行速度。 通用模板 创建抽象享元角色享元对象抽象基类或者接口。
// 享元接口
public interface IFlyweight {void operation(String extrinsicState);
}创建具体享元角色实现抽象角色定义的业务。
// 具体的享元角色
public class FlyWeight implements IFlyweight {private String intrinsicState;public FlyWeight(String intrinsicState) {this.intrinsicState intrinsicState;}Overridepublic void operation(String extrinsicState) {System.out.println(Object address: System.identityHashCode(this));System.out.println(IntrinsicState: this.intrinsicState);System.out.println(ExtrinsicState: extrinsicState);}
}创建享元工厂负责管理享元对象池和创建享元对象。 import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
// 享元工厂
public class FlyweightFactory {private static MapString, IFlyweight pool new HashMapString, IFlyweight();// 因为内部状态具备不变性因此作为缓存的键public static IFlyweight getFlyweight(String intrinsicState) {if (!pool.containsKey(intrinsicState)) {IFlyweight flyweight new FlyWeight(intrinsicState);pool.put(intrinsicState, flyweight);}return pool.get(intrinsicState);}
}模板测试 代码 public class Client {public static void main(String[] args) {IFlyweight flyweight1 FlyweightFactory.getFlyweight(aa);IFlyweight flyweight2 FlyweightFactory.getFlyweight(aa);flyweight1.operation(aa);flyweight2.operation(b);}
}结果 Object address: 2133927002
IntrinsicState: aa
ExtrinsicState: aa
Object address: 2133927002
IntrinsicState: aa
ExtrinsicState: b内部状态和外部状态
享元模式的定义提出了两个要求细粒度和共享对象。因为要求细粒度所以不可避免地会使对象数量多且性质相近此时我们就将这些对象的信息分为两个部分内部状态和外部状态。 内部状态指对象共享出来的信息存储在享元对象内部并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随环境的改变而改变不可共享。 比如连接池中的连接对象保存在连接对象中的用户名、密码、连接URL等信息在创建对象的时候就设置好了不会随环境的改变而改变这些为内部状态。而当每个连接要被回收利用时我们需要将它标记为可用状态这些为外部状态。
应用场景
在生活中享元模式非常常见比如各中介机构的房源共享再比如全国社保联网。 当系统中多处需要同一组信息时可以把这些信息封装到一个对象中然后对该对象进行缓存这样一个对象就可以提供给多处需要使用的地方避免大量同一对象的多次创建降低大量内存空间的消耗。 享元模式其实是工厂方法模式的一个改进机制享元模式同样要求创建一个或一组对象并且就是通过工厂方法模式生成对象的只不过享元模式为工厂方法模式增加了缓存这一功能。主要应用场景如下。 1常应用于系统底层的开发以便解决系统的性能问题。 2系统有大量相似对象、需要缓冲池的场景。
优点
1减少对象的创建降低内存中对象的数量降低系统的内存提高效率。 2减少内存之外的其他资源占用。
缺点
1关注内、外部状态关注线程安全问题。 2使系统、程序的逻辑复杂化。
“生搬硬套”实战
场景描述
一个典型的享元模式的应用场景是在处理大量细粒度对象时比如在一个文字处理软件中表示文档中的字符。如果每个字符都作为一个独立的对象创建那么对于一个包含数千字符的文档来说将会有大量的对象被创建这会消耗大量的内存。使用享元模式可以有效地减少内存使用因为相同的字符可以被多个位置共享。
代码开发
根据模板我们知道抽象工厂和工厂方法模式一样也是拢共就是3步 创建抽象享元角色这里指的是字符享元接口 // 字符享元接口
public interface ICharFlyweight {// 展示字符位置的方法void display(int position);
}创建具体享元角色这里指的是字符对象的具体类 // 具体的字符享元实现
public class ConcreteCharFlyweight implements ICharFlyweight {private final char character;public ConcreteCharFlyweight(char character) {this.character character;}Overridepublic void display(int position) {System.out.println(Displaying character at position position);}
}创建享元工厂这里指的是创建字符对象的工厂 // 创建字符对象的工厂如果字符对象已经存在则直接使用否则存储起来备用
public class FlyweightFactory {private static final MapCharacter, ICharFlyweight pool new HashMapCharacter, ICharFlyweight();public static ICharFlyweight getCharFlyweight(char character) {ICharFlyweight flyweight pool.get(character);if (flyweight null) {flyweight new ConcreteCharFlyweight(character);pool.put(character, flyweight);}return flyweight;}
}至此我们就通过“生搬硬套”享元模式的模板设计出一套对象池开发流程接下来我们进行测试 测试代码 public class Demo {public static void main(String[] args) {String text Hello World!;for (int i 0; i text.length(); i) {char c text.charAt(i);ICharFlyweight flyweight FlyweightFactory.getCharFlyweight(c);flyweight.display(i);}}
}结果 Displaying H at position 0
Displaying e at position 1
Displaying l at position 2
Displaying l at position 3
Displaying o at position 4
Displaying at position 5
Displaying W at position 6
Displaying o at position 7
Displaying r at position 8
Displaying l at position 9
Displaying d at position 10
Displaying ! at position 11这样每当有已经出现过的字符出现则复用对象。
总结
享元模式的本质是缓存共享对象降低内存消耗。
