1. 应用场景
当我们项目中创建很多对象,而且这些对象存在许多相同模块,这时,我们可以将这些相同的模块提取出来采用享元模式生成单一对象,再使用这个对象与之前的诸多对象进行配合使用,这样无疑会节省很多空间。
2. 概念
说到享元模式,第一个想到的应该就是池技术了,String常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用,所以说享元模式是池技术的重要实现方式。
比如我们每次创建字符串对象时,都需要创建一个新的字符串对象的话,内存开销会很大,所以如果第一次创建了字符串对象“adam“,下次再创建相同的字符串”adam“时,只是把它的引用指向”adam“,这样就实现了”adam“字符串再内存中的共享。
举个最简单的例子,网络联机下棋的时候,一台服务器连接了多个客户端(玩家),如果我们每个棋子都要创建对象,那一盘棋可能就有上百个对象产生,玩家多点的话,因为内存空间有限,一台服务器就难以支持了,所以这里要使用享元模式,将棋子对象减少到几个实例。下面给出享元模式的定义。
3. Class Diagram
- Flyweight:享元对象
- IntrinsicState:内部状态,享元对象共享内部状态
- ExtrinsicState:外部状态,每个享元对象的外部状态不同
Flyweight是抽象享元角色。它是产品的抽象类,同时定义出对象的外部状态和内部状态(外部状态及内部状态相关内容见后方)的接口或实现;ConcreteFlyweight是具体享元角色,是具体的产品类,实现抽象角色定义的业务;lyweightFactory是享元工厂,它用于构造一个池容器,同时提供从池中获得对象的方法。
4. Implementation
public abstract class Flyweight {
//内部状态
public String intrinsic;
//外部状态
protected final String extrinsic;
//要求享元角色必须接受外部状态
public Flyweight(String extrinsic) {
this.extrinsic = extrinsic;
}
//定义业务操作
public abstract void operate(int extrinsic);
public String getIntrinsic() {
return intrinsic;
}
public void setIntrinsic(String intrinsic) {
this.intrinsic = intrinsic;
}
}
public class ConcreteFlyweight extends Flyweight {
//接受外部状态
public ConcreteFlyweight(String extrinsic) {
super(extrinsic);
}
//根据外部状态进行逻辑处理
@Override
public void operate(int extrinsic) {
System.out.println("具体Flyweight:" + extrinsic);
}
}
public class FlyweightFactory {
//定义一个池容器
private static HashMap<String, Flyweight> pool = new HashMap<>();
//享元工厂
public static Flyweight getFlyweight(String extrinsic) {
Flyweight flyweight = null;
if(pool.containsKey(extrinsic)) { //池中有该对象
flyweight = pool.get(extrinsic);
System.out.print("已有 " + extrinsic + " 直接从池中取---->");
} else {
//根据外部状态创建享元对象
flyweight = new ConcreteFlyweight(extrinsic);
//放入池中
pool.put(extrinsic, flyweight);
System.out.print("创建 " + extrinsic + " 并从池中取出---->");
}
return flyweight;
}
}
public class UnsharedConcreteFlyweight extends Flyweight {
public UnsharedConcreteFlyweight(String extrinsic) {
super(extrinsic);
}
@Override
public void operate(int extrinsic) {
System.out.println("不共享的具体Flyweight:" + extrinsic);
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
int extrinsic = 22;
Flyweight flyweightX = FlyweightFactory.getFlyweight("X");
flyweightX.operate(++ extrinsic);
Flyweight flyweightY = FlyweightFactory.getFlyweight("Y");
flyweightY.operate(++ extrinsic);
Flyweight flyweightZ = FlyweightFactory.getFlyweight("Z");
flyweightZ.operate(++ extrinsic);
Flyweight flyweightReX = FlyweightFactory.getFlyweight("X");
flyweightReX.operate(++ extrinsic);
Flyweight unsharedFlyweight = new UnsharedConcreteFlyweight("X");
unsharedFlyweight.operate(++ extrinsic);
}
}
运行结果:
创建 X 并从池中取出---->具体Flyweight:23
创建 Y 并从池中取出---->具体Flyweight:24
创建 Z 并从池中取出---->具体Flyweight:25
已有 X 直接从池中取---->具体Flyweight:26
不共享的具体Flyweight:27
5. 优点和缺点
5.1 优点
- 减少运行时对象实列的个数,节省内存。
- 将许多“虚拟”对象的状态集中管理。
5.2 用途和缺点
- 当一个类有许多实列,而这些实列能被同一个方法控制的时候,我们就可以使用享元设计模式。
- 享元设计模式缺点在于,一旦你实现了它,那么单个逻辑实列将无法永远独立而不同的行为。
6. JDK
Java 利用缓存来加速大量小对象的访问时间。
- java.lang.Integer#valueOf(int)
- java.lang.Boolean#valueOf(boolean)
- java.lang.Byte#valueOf(byte)
- java.lang.Character#valueOf(char)