圖解Java設計模式之享元模式
- 2020 年 3 月 26 日
- 筆記
展示網站項目需求
小型的外包項目，給客戶 A 做一個產品展示網站，客戶 A 的朋友感覺效果不錯，也希望做這樣的產品展示網 站，但是要求都有些不同:
- 有客戶要求以新聞的形式發布
- 有客戶人要求以部落格的形式發布
- 有客戶希望以微信公眾號的形式發布
傳統方案解決網站展現項目
- 直接複製粘貼一份，然後根據客戶不同要求，進行訂製修改
- 給每個網站租用一個空間
- 方案設計示意圖
傳統方案解決網站展現項目 – 問題分析
1）需要的網站結構相似度很高，而且都不是高訪問量網站，如果分成多個虛擬空間來處理，相當於一個相同網站的實例對象很多，造成伺服器的資源浪費。 2）解決思路 ：整合到一個網站中，共享其相關的程式碼和數據，對於硬碟、記憶體、CPU、資料庫空間等伺服器資源都可以達成共享，減少伺服器資源。 3）對於程式碼來說，由於是一份實例，維護和擴展都更加方便 4）解決上面問題的思路可以使用享元模式
享元模式基本介紹
1）享元模式（Flyweight Pattern）也叫蠅量模式 ：運用共享技術有效地支援大量細粒度的對象 2）常用於系統底層開發，解決系統的性能問題。像資料庫連接池，裡面都是創建好的連接對象，在這些連接對象中有我們需要的則直接拿來用，避免重寫創建，如果沒有我們需要的，則創建一個 3）享元模式能夠解決重複對象的記憶體浪費的問題，當系統中有大量相似對象，需要緩衝池時。不需總是創建新對象，可以從緩衝池裡拿。這樣可以降低系統記憶體，同時提高效率。 4）享元模式經典的應用場景就是池技術了，String常量池、資料庫連接池、緩衝池等等都是享元模式的應用，享元模式是池技術的重要實現方式。
享元模式原理類圖
說明 ： 1）FlyWeight是抽象的享元角色，它是產品的抽象類，同時定義出對象的外部狀態和內部狀態的介面或實現。 2）ConcreteFlyWeight是具體的享元角色，是具體的產品類，實現抽象角色定義相關業務 3）UnSharedConcreteFlyWeight是不可共享的角色，一般不會出現在享元工廠 4）FlyWeightFactory享元工廠類，用於構建一個池容器（集合），同時提供從池中獲取對象方法
內部狀態和外部狀態
比如圍棋、五子棋、跳棋，它們都有大量的棋子對象，圍棋和五子棋只有黑白兩色，跳棋顏色多一點，所以棋子顏色就是棋子的內部狀態；而各個棋子之間的差別就是位置的不同，當我們落子後，落子顏色是定的，但位置是變化的，所以棋子坐標就是棋子外部狀態 1）享元模式提出了兩個要求 ：細粒度和共享對象。這裡就涉及到內部狀態和外部狀態了，即將對象的資訊分為兩個部分 ：內部狀態和外部狀態。 2）內部狀態指對象共享出來的資訊，存儲在享元對象內部且不會隨環境的改變而改變。 3）外部狀態指對象得以依賴的一個標記，是隨環境改變而改變的、不可共享的狀態。 4) 舉個例子:圍棋理論上有361個空位可以放棋子，每盤棋都有可能有兩三百個棋子對象產生，因為記憶體空間有 限，一台伺服器很難支援更多的玩家玩圍棋遊戲，如果用享元模式來處理棋子，那麼棋子對象就可以減少到只有兩個實例，這樣就很好的解決了對象的開銷問題。
享元模式解決網站展現項目
1）應用實例要求 使用享元模式完成，前面提出的網站外包問題 2）類圖
3）程式碼實現
package com.example.demo.flyweight; public abstract class WebSite { /** * 抽象方法 */ public abstract void use(User user); } package com.example.demo.flyweight; public class ConcreteWebSite extends WebSite{ /** * 網站發布的形式（類型） */ private String tyep; /** * 構造器 * @param type */ public ConcreteWebSite(String type) { // TODO Auto-generated constructor stub this.tyep = type; } @Override public void use(User user) { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("網站的發布形式為 ：" + tyep + " 在使用中 。。 使用者是 " + user.getName()); } } package com.example.demo.flyweight; import java.util.HashMap; import java.util.Map; import javax.activation.MailcapCommandMap; /** * 網站工廠類，根據需要返回一個網站 * @author zhaozhaohai * */ public class WebSiteFactory { /** * 集合，充當池的作用 */ private Map<String, ConcreteWebSite> poolMap = new HashMap<String, ConcreteWebSite>(); /** * 根據網站的類型，返回一個網站，如果沒有就創建一個網站，並放入池中，並返回 * @param type * @return */ public WebSite getWebSiteCategory(String type) { if (!poolMap.containsKey(type)) { // 就創建一個網站，並放入池中 poolMap.put(type, new ConcreteWebSite(type)); } return (WebSite)poolMap.get(type); } /** * 獲取網站分類的總數（池中有多少個網站類型） * @return */ public int getWebSiteCount() { return poolMap.size(); } } package com.example.demo.flyweight; public class User { private String name; public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } public User(String name) { super(); this.name = name; } } package com.example.demo.flyweight; public class Client { public static void main(String[] args) { // TODO Auto-generated method stub // 創建一個工廠類 WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory(); // 客戶要一個以新聞形式發布的網站 WebSite webSite = factory.getWebSiteCategory("新聞"); webSite.use(new User("tom")); // 客戶要一個以部落格形式發布的網站 WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("部落格"); webSite2.use(new User("jack")); // 客戶要一個以部落格形式發布的網站 WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("部落格"); webSite3.use(new User("titm")); } }
享元模式在 JDK – Integer的應用源碼分析
小結 ：
- 在valueOf方法中，先判斷值是否在IntegerCache中，如果不在，就創建新的Integer（new），否則，就從緩衝池返回。
- valueOf方法，就使用到享元模式
- 如果使用valueOf方法得到一個Integer實例，範圍在-128 – 127，執行速度比new快。
享元模式的注意事項和細節
1）在享元模式中，「享」就是表示共享，「元」表示對象 2）系統中有大量對象，這些對象消耗大量記憶體，並且對象的狀態大部分可以外部化時，我們就可以考慮選用享元模式 3）用唯一標識碼判斷，如果在記憶體中有，則返回這個唯一標識所標識的對象，用HashMap/HashTable存儲 4）享元模式大大減少了對象的創建，降低了程式記憶體的佔用，提高效率 5）享元模式提高了系統的複雜度。需要分離出內部狀態和外部狀態，而外部狀態具有固化特性，不應該隨著內部狀態的改變而改變，這是我們使用享元模式需要注意的地方。 6）使用享元模式時，注意劃分分布狀態和外部狀態，並且需要有一個工廠類加以控制。 7）享元模式經典的應用場景是需要緩衝池的場景，比如 String常量池、資料庫連接池。
