设计模式的艺术 结构性模式之享元模式

前言

知道围棋的都知道围棋有两种颜色的棋子,黑色和白色,不同的地方就在于他们所放置的位置不同,大体是一样的,所以厂家生产的时候也就是批量的进行生产,反正棋子放哪他们并不需要操心,在计算机中也会存在着很多相似的对象,如果相同的对象太多将导致系统运行代价过高,内存属于计算机稀缺资源,不能随便浪费,是否有一种技术能够节约内存使用空间呢?实现对这些相同或者相似的对象的共同访问呢?答案是肯定的,这种技术就是享元模式

什么是享元模式 Flyweight Pattern

运用共享技术有效的支持大量细粒度对象的复用,系统只使用少量的对象,而这些对象都很相似,状态变化可以很小,可以实现对象的多次复用,由于享元模式要求能够共享的对象必须是细粒度的对象,因此它又被称之为轻量级模式,是一种对象结构型模式

享元模式的优点

(1)、可以极大减少内存中对象的数量,使得相同或相似对象在内存中只保存一份,从而可以节约系统资源,提高系统性能。

(2)、享元模式的外部状态相对独立,而且不会影响其内部状态,从而使得享元对象可以在不同的环境中被共享。

享元模式的缺点

(1)、享元模式使得系统变得复杂,需要分离出内部状态和外部状态,这使得程序的逻辑复杂化。

(2)、为了使对象可以共享,享元模式需要将享元对象的部分状态外部化,而读取外部状态使得运行时间变长。

享元模式的适用场景

(1)、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

(2)、对象的大部分状态都可以外部化,可以将这些外部状态传入对象之中

(3)、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,在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式

享元模式的具体实现

目录结构

抽象享元类

package com.company;

//围棋棋子类:抽象享元类
public abstract class IgoChessman {
    public abstract String getColor();

    public void display(Coordinates coordinates) {
        System.out.println("棋子颜色是:" + this.getColor()+",棋子的位置:"+coordinates.getX()
        +","+coordinates.getY());

    }

}

具体享元类

package com.company;

//黑色棋子类:具体享元类
public class BlackIgoChessman extends IgoChessman {
    @Override
    public String getColor() {
        return "黑色";
    }
}
package com.company;

//白色棋子类:具体享元类
public class WhiteIgoChessman extends IgoChessman {
    @Override
    public String getColor() {
        return "白色";
    }
}

享元工厂类

package com.company;

import java.util.Hashtable;

//围棋棋子工厂类:享元工厂类,使用单例模式进行设计
public class IgoChessmanFactory  {
    private static IgoChessmanFactory instance=new IgoChessmanFactory();
    private static Hashtable ht; //使用hashtable对象存储享元对象,充当享元池
    private IgoChessmanFactory(){
        ht=new Hashtable();
        IgoChessman black,white;
        black=new BlackIgoChessman();
        ht.put("b",black);
        //白色
        white=new WhiteIgoChessman();
        ht.put("w",white);
    }
    //返回享元工厂类的唯一实例
    public static IgoChessmanFactory getInstance(){
        return  instance;
    }
    //通过key来获取存储在Hashtable中的享元对象
    public  IgoChessman getIgoChessman(String color){
        return  (IgoChessman) ht.get(color);
    }
}

外部状态类

package com.company;

//坐标类,外部状态类
public class Coordinates {
    private int x;
    private int y;
    public Coordinates(int x,int y){
        this.x=x;
        this.y=y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

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

    public int getY() {
        return y;
    }

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

客户端测试类

package com.company;

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
           IgoChessman black1,black2,black3,white1,white2;
           IgoChessmanFactory factory;
           //获取享元的对象
            factory=IgoChessmanFactory.getInstance();
            //通过享元工厂获取三颗黑子
        black1=factory.getIgoChessman("b");
        black2=factory.getIgoChessman("b");
        black3=factory.getIgoChessman("b");
        System.out.println("判断两颗黑子是否相同"+(black1==black2));
        //通过享元工厂获取两颗白子
        white1=factory.getIgoChessman("w");
        white2=factory.getIgoChessman("w");
        System.out.println("判断两颗白字是否相同"+(white1==white2));
        //显示棋子
        black1.display(new Coordinates(1,2));
        black2.display(new Coordinates(2,2));
        black3.display(new Coordinates(3,2));
        white1.display(new Coordinates(4,2));
        white2.display(new Coordinates(5,2));
    }
}

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