java设计模式之享元模式

末蓝、 2022-12-21 12:59 139阅读 0赞

享元模式(Flyweight Pattern)主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而来改善应用所需的对象结构的方式。

享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。

**模式介绍：**

**意图：**运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

**主要解决：**在有大量对象时，有可能胡造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。

**何时使用：**

*  系统中有大量对象。
 *  这些对象消耗大量内存。
 *  这些对象的状态大部分可以外部化。
 *  这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把内蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象类代替。
 *  系统不依赖于这些身份，这些对象时不可分辨的。

**如何解决：**用唯一标识码判断，如果在内存中则返回这个唯一标识码所标识的对象。

**关键代码：**用HashMap存储这些对象。

**应用实例：**

*  java中的String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。
 *  数据库的数据池。

**优点：**大大减少对象的创建，减低系统的内存，使效率提高。

**缺点：**提高了系统的复杂度，需要分辨出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

**使用场景：**

*  系统又大量相似对象。
 *  需要缓冲池的场景。

**注意事项：**

*  注意划分外部状态和内部状态，否则可能会一起线程安全问题。
 *  这些类必须有一个工厂加以控制。

**实现：**

创建一个Shape接口和实现了Shape接口的实体类Circle。下一步是定义工厂类ShapeFactory。该工厂类有一个Circle的HashMap，其中键名为Circle对象的颜色。无论何时接收到请求，都会创建一个特定颜色的圆。ShapeFactory检查它的HashMap中的circle对象，如果找到Circle对象，则返回该对象，否则将创建一个存储在hashmap中以备后续使用新的对象，并把该对象返回到客户端。

FlyWeightPatternDemo类使用ShapeFactory来获取Shape对象。它将向ShapeFactory传递信息，以便获取它所需对象的颜色。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpX3dfY2g_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

**创建Shape.java接口：**

//Shape.java
    public interface Shape {
       void draw();
    }

**创建实现接口的实体类：**

//Circle.java
    public class Circle implements Shape {
       private String color;
       private int x;
       private int y;
       private int radius;
     
       public Circle(String color){
          this.color = color;     
       }
     
       public void setX(int x) {
          this.x = x;
       }
     
       public void setY(int y) {
          this.y = y;
       }
     
       public void setRadius(int radius) {
          this.radius = radius;
       }
     
       @Override
       public void draw() {
          System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color 
             +", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius);
       }
    }

** 创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象：**

//ShapeFactory.java
    import java.util.HashMap;
     
    public class ShapeFactory {
       private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap<>();
     
       public static Shape getCircle(String color) {
          Circle circle = (Circle)circleMap.get(color);
     
          if(circle == null) {
             circle = new Circle(color);
             circleMap.put(color, circle);
             System.out.println("Creating circle of color : " + color);
          }
          return circle;
       }
    }

**使用工厂类，通过传递颜色信息来获取实体类的对象：**

//FlyweightPatternDemo.java
    public class FlyweightPatternDemo {
       private static final String colors[] = 
          { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
       public static void main(String[] args) {
     
          for(int i=0; i < 20; ++i) {
             Circle circle = 
                (Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
             circle.setX(getRandomX());
             circle.setY(getRandomY());
             circle.setRadius(100);
             circle.draw();
          }
       }
       private static String getRandomColor() {
          return colors[(int)(Math.random()*colors.length)];
       }
       private static int getRandomX() {
          return (int)(Math.random()*100 );
       }
       private static int getRandomY() {
          return (int)(Math.random()*100);
       }
    }

**执行程序，输出结果：**

Creating circle of color:Blue
    Circle: Draw() [Color : Blue, x : 53, y :32, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Blue, x : 99, y :64, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Blue, x : 50, y :71, radius :100
    Creating circle of color:Black
    Circle: Draw() [Color : Black, x : 74, y :15, radius :100
    Creating circle of color:Red
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 34, y :78, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Black, x : 43, y :4, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 64, y :4, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 93, y :19, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 69, y :26, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 26, y :48, radius :100
    Creating circle of color:White
    Circle: Draw() [Color : White, x : 23, y :93, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 5, y :32, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Blue, x : 26, y :32, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Black, x : 46, y :41, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 36, y :45, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Blue, x : 75, y :45, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 46, y :43, radius :100
    Circle: Draw() [Color : White, x : 76, y :4, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Black, x : 2, y :32, radius :100
    Circle: Draw() [Color : Blue, x : 2, y :95, radius :100

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpX3dfY2g_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/c27eac65a9724d55859eb33a612ab541.png