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一、基本介绍
1、定义
享元模式(FlyWeight),又称为蝇量模式,常用于有着大量重复使用的细粒度对象时。实质上是一种共享技术。
2、优点
利用享元池,可以使得用户在调用一个对象时可以不必去new,只需要在享元池中直接获取即可,节约了内存空间。
注:太多的对象不仅会影响性能,更严重的情况下可能会造成内存溢出
3、缺点
1)逻辑会更加的复杂。
2)对于一些享元池中不能直接取出的对象,还是需要去new,这时利用了享元模式获取对象的时间会变得更长。
4、角色
1)抽象享元类
接口/抽象类
2)具体享元类
实现接口或者抽象类的具体子类,这些子类会被大量的重复使用,而且这些子类对象都是细粒度。
3)享元工厂类
工厂其实就是一个享元池
4)组合享元类
组合享元类是依赖基本享元类产生的一个整体类,例如享元池中,如果有字符A、B,我们其实可以利用这两个字符对象构成一个AB字符串,这就是一个组合享元类。
5、内部状态和外部状态
细粒度对象,当对象数量较多时不可避免性质相似,如何区分如此多的不同的细粒度对象呢?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,是随环境改变而改变的、不可共享的状态。
如何理解内部状态和外部状态呢?
比如坦克大战中,有着不同类型的子弹,这些子弹就是因为内部状态的不同而改变的,例如是燃烧弹还是烟雾弹就是看其内部状态了。但是我们的坦克可以朝着不同的方向发射子弹,子弹的方位坐标就是子弹的一个外部状态了。
再比如为围棋,只有黑白两颗子,内部状态控制颜色,而外部状态控制棋在棋中的位置。
二、应用情景
1、线程池
2、String
在JVM中有一个字符串常量池,例如,当String=“a"时,并不是直接在堆中
new String("a")
,而是会先去常量池中进行查询,如果常量池中有“a”,则直接会返回常量池中字符串"a"的引用地址。字符串相加,其实是调用了StringBuilder()的append,然后再toString,所以相加后的引用不在常量池而在堆中。
3、Integer
在Integer中,也有一些已经存在的对象(-128,127),这些对象被放入缓冲区中,当我们用
Integer a=1;
或者Integer a=Integer.ValueOf(1)
时,就会先与缓冲区中的对象相匹配,如果缓冲区有,则直接返回缓冲区中的对象,没有的话,例如128在缓冲区没有,就只能return Integer a=new Integer(128);
4、五子棋
在五子棋游戏中,如果共需要500多颗黑白子,那么在没有利用享元模式或者单例模式时,我们就必须要
new
500多个对象,然而,如果利用享元模式,就可以只有两个对象:一个黑棋,一个白棋。[注:单例模式也可以实现]
,这样极大的节省了内存的空间,也节省了new的时间,空间和时间性能都有着极大的提升。
三、与其他模式的搭配使用
享元模式通常与单例模式
、组合模式
、工厂模式
搭配使用。
1)单例模式
工厂可以使用单例模式.(前提是工厂不是泛型工厂
)
2)组合模式
复合的享元模式是使用了组合模式的
3)工厂模式
工厂其实就是一个享元池
四、代码解析
//抽象享元
package pattern.flyweight;
public abstract class FlyWeight {
//内部状态
String instate;
//外部状态
String outstate;
public FlyWeight(String outstate) {
this.instate=outstate;
}
//与外部状态相关的逻辑操作
abstract void operation();
//获取或者设置内部状态
public String getInstate() {
return instate;
}
public void setInstate(String instate) {
this.instate = instate;
}
}
//具体享元
package pattern.flyweight;
public class A extends FlyWeight{
public A(String outstate) {
super(outstate);
// TODO Auto-generated constructor stub
}
//根据外部状态进行一系列的逻辑操作
@Override
void operation() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println(outstate);
}
}
//享元工厂
package pattern.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
//泛型时,不能用单例模式,否则泛型将会没有意义
public class FlyWeightFactory {
private FlyWeightFactory() {
};
// volatile是避免重排序
private static volatile FlyWeightFactory INSTANCE = null;
public static FlyWeightFactory getINSTANCE() {
if (INSTANCE == null) {
synchronized (FlyWeightFactory.class) {
if (INSTANCE == null)
INSTANCE = new FlyWeightFactory();
}
}
return INSTANCE;
}
static Map<Character,FlyWeight> FlyWeightMap=new HashMap<Character,FlyWeight>();
public FlyWeight getConcreteFlyWeight(char c) {
if(!FlyWeightMap.containsKey(c))
FlyWeightMap.put(c,new A());
return FlyWeightMap.get(c);
}
}
//测试类
package pattern.flyweight;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
/*
* Integer a=Integer.valueOf(3);//有缓存机制 Integer c=new Integer(3);//没有用到缓存机制
* Integer b=new Integer(3); Integer d=3;//有用到缓存机制 Integer e=129; Integer
* f=129;//超过了缓存池 System.out.println(a==d); System.out.println(e==d);
* System.out.println(c==b);
*
* String a0="a"; String a1="b"; String a2="a"+"b"; String b="ab"; String
* c="ab"; String a=a0+a1;
* System.out.println(a==b);//字符串相加其实是StringBuilder.append()然后toString
* System.out.println(a.intern()==b);//intern是找常量池中的引用
* System.out.println(b==c);//两个都指向常量池中
* System.out.println(a2==b);//如果是定义的时候直接相加,编译器会进行优化,直接看成String a2="ab";
*/
FlyWeight a=FlyWeightFactory.getINSTANCE().getConcreteFlyWeight('a',"outstate");
FlyWeight b=FlyWeightFactory.getINSTANCE().getConcreteFlyWeight('a',"outstate");
System.out.println(a==b);
}
}
UML图:
几行代码真的很难说清享元模式,而且也没有找到比较合适的例子,所以只能在这里简单介绍了基本享元模式,文中测试也只测试了a和b是否是指向同一引用,在一些规模比较小的程序中享元模式的优点真的是很难体现出来,如果还是有很多疑惑可以去查看java源码,线程池和Integer的缓冲区等都非常牛的运用了享元模式。