设计模式---享元模式

刺骨的言语ヽ痛彻心扉 2022-11-25 11:47 136阅读 0赞

**目录**

1、展示网站项目需求

2、传统方案解决网站项目需求

3、传统方案问题分析

4、享元模式基本介绍

5、享元模式原理类图

6、内部状态和外部状态

7、享元模式解决网站项目需求

8、享元模式在JDK--Integer中的应用源码分析

9、享元模式的注意事项和细节

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# 1、展示网站项目需求 #

有一个小型的外包项目，给客户A做一个网站，客户A的朋友感觉网站不错，也希望做这样搞一个类似的网站，但要求是有差异的：

1.  有客户要求以新闻的形式发布
2.  有客户要求以博客的形式发布
3.  有客户要求以微信公众号的形式发布

# 2、传统方案解决网站项目需求 #

1.  直接复制粘贴一份，然后根据客户要求不同，再进行修改。
2.  给每个网站租用一个空间。
3.  方案设计示意图：

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# 3、传统方案问题分析 #

*  需要的网站相似度很高，而且都不是高访问量的网站，如果分成多个虚拟空间来处理，相当于一个相同网站的实例对象很多，造成服务器资源浪费。
 *  解决思路：整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，对于硬盘、内存、数据库空间等服务器资源都可以达成共享，减少服务器。
 *  对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都很容易
 *  上面的思路就可以用享元模式来处理。

# 4、享元模式基本介绍 #

享元模式（Flyweight Pattern）也叫"蝇量模式"：运用共享技术有效的支持细粒度的对象。

常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建号的连接对象，在这些连接对象中，我们需要的则直接拿过来用，避免重复创建，如果没有我们需要的，则创建一个。

享元模式能够解决重复对象内存浪费问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时，不需要总是创建对象，可以从缓冲池中拿取，这样可以降低系统内存，同时提高效率。

享元模式的经典应用就是池技术了，String 常量池，数据库连接池，缓冲池等等给都是享元模式的应用，享元模式是池技术的重要实现方式。

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# 5、享元模式原理类图 #

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Flyweight:是抽象的享元角色，它是产品的抽象类，同时定义出产品的内部状态和外部状态的接口或实现。

ConcreteFlyweight:是具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色，定义相关业务。

UnsharedConcreteFlyweight:是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂。

FlyweightFactory:享元工厂类，用于构建一个池容器（集合），同时提供从池中获取对象的方法。

# 6、内部状态和外部状态 #

比如围棋、五子棋、跳棋，他们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋的颜色多一点，所以棋子颜色就是内部状态；而各个棋子之间的差别就是棋子的位置不同，当我们落子时，棋子颜色时固定的，而位置是变化的，所以棋子坐标就是外部状态，即内定外变。

享元模式提出两个要求：细粒度和共享对象。这里就涉及到了内部状态和外部状态了，即将对象的信息分为两部分：内部状态和外部状态。

内部状态：指对象共享出来的信息，存储在享元对象的内部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，是随环境的改变而改变的，不可共享的状态；

# 7、享元模式解决网站项目需求 #

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package com.mayun.study.designpattern.flayweight;
    //抽象类
    public abstract  class WebSite {
        public abstract void use(User user);//抽象方法
    }

package com.mayun.study.designpattern.flayweight;
    //具体的网站
    public class ConcreteWebsite extends WebSite{
    
        //享元模式的内部状态
        private String type="";//网站的发布形式（类型）
    
        public ConcreteWebsite(String type) {
            this.type = type;
        }
    
        @Override
        public void use(User user) {
            System.out.println("使用形式为" + type + "的网站" + " 使用者：" + user.getName());
        }
    }

package com.mayun.study.designpattern.flayweight;
    
    import java.util.HashMap;
    
    /**
     * 网站工厂类
     * 根据需求返回一个具体的网站
     */
    public class WebSiteFactory {
        //集合，充当池的作用
        private HashMap<String,ConcreteWebsite> pool = new HashMap<>();
    
        //根据网站类型，返回一个网站，如果没有，就创建一个网站，并放入到池中
        public WebSite getWebSiteCategory(String type){
            if(!pool.containsKey(type)){
                pool.put(type, new ConcreteWebsite(type));
            }
            return (WebSite)pool.get(type);
    
        }
    
        //返回池中网站的个数
        public int getWebSiteCount() {
            return pool.size();
        }
    
    
    
    }

package com.mayun.study.designpattern.flayweight;
    //外部状态
    public class User {
        private String name;
    
        public User(String name) {
            this.name = name;
        }
    
        public String getName() {
            return name;
        }
    
        public void setName(String name) {
            this.name = name;
        }
    }

package com.mayun.study.designpattern.flayweight;
    
    public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            //创建一个网站工厂
            WebSiteFactory webSiteFactory = new WebSiteFactory();
    
            //客户需要一个类型为新闻的网站
            WebSite webSite = webSiteFactory.getWebSiteCategory("新闻");
            webSite.use(new User("Tom"));
    
            //客户需要一个类型为博客的网站
            WebSite webSite1 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("博客");
            webSite1.use(new User("Jack"));
    
            //客户需要一个类型为博客的网站
            WebSite webSite2= webSiteFactory.getWebSiteCategory("博客");
            webSite2.use(new User("Dave"));
    
            System.out.println("网站工厂中的网站个数：" + webSiteFactory.getWebSiteCount());
    
        }
    }

# 8、享元模式在JDK--Integer中的应用源码分析 #

Integer中就应用了享元模式：

public static void main(String[] args) {
    
            //jdk中，Integer.valuOf(x) ：若x在-128~127之间范围，则采用享元模式,从缓存常量池中（若常量池没有，则会创建）返回，如果不在，则直接new
            Integer x = Integer.valueOf(127);
            Integer y = new Integer(127);
            Integer z = Integer.valueOf(127);
            Integer w = new Integer(127);
    
            System.out.println(x.equals(y)); //大小 true
            System.out.println(x == y);//false
            System.out.println(x == z);//true
            System.out.println(x == w);//false
            System.out.println(z == w);//false
    
        
    
        }

如上面的，在Integer的valueOf(x)方法中，若x的范围在-128~127之间，则会直接在Integer的缓冲池IntegerCache中取，如果不在，则会直接new,

/**
         * Returns an {@code Integer} instance representing the specified
         * {@code int} value.  If a new {@code Integer} instance is not
         * required, this method should generally be used in preference to
         * the constructor {@link #Integer(int)}, as this method is likely
         * to yield significantly better space and time performance by
         * caching frequently requested values.
         *
         * This method will always cache values in the range -128 to 127,
         * inclusive, and may cache other values outside of this range.
         *
         * @param  i an {@code int} value.
         * @return an {@code Integer} instance representing {@code i}.
         * @since  1.5
         */
        public static Integer valueOf(int i) {
            if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
                return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
            return new Integer(i);
        }

# 9、享元模式的注意事项和细节 #

*  享元模式可以这样理解：”享“就是共享，”元“就是对象。
 *  系统中有大量对象，这些对象消耗系统大量内存，并且对象的状态大部分可以内部化，我们就可以考虑选用享元模式。
 *  用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用HashMap/HashTable存储。
 *  享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率。
 *  享元模式提高了系统的复杂度，需要分离出内部状态和外部状态，而内部状态具有固化的特性，不应该随环境的改变而改变。
 *  使用享元模式时，注意划分内部状态和外部状态，并且需要一个工厂类加以控制。
 *  享元模式经典的应用场景时需要缓冲池的场景，比如String 常量池、数据库连接池。

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最后提一点，其实上面提到的网站的场景，个人认为在现实的项目中，大多数不会去按照享元模式设计的，原因很简单，这种个人的小网站定制化一般都比较高，我们不太可能将多个客户的网站合并到一起，这样其实反而会增加了复杂度和风险，谁知道其中有的客户后面会提出什么变态的需求，所以大多数宁愿复制粘贴再修改，也不会合并到一起，除非规模足够大，你的产品已是一种主流的行业标准了，像oracle数据库那样的，人家就是那样设计的，你要真想增加新扩展，几乎不理你。

所以例子不一定很合适，关键是体会享元模式这种思想的应用。

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