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享元模式

1.享元模式介绍

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1.享元模式(Flyweight Pattern) 也叫 蝇量模式: 运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象 2.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,里面都是创建好的连接对象,在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用,避免重新创建,如果没有我们需要的,则创建一个 3.享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题,当系统中有大量相似对象,需要缓冲池时。不需总是创建新对象,可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存,同时提高效率 4.享元模式经典的应用场景就是池技术了,String 常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用,享元模式是池技术的重要实现方式

2.案例场景模拟

小型的外包项目,给客户 A 做一个产品展示网站,客户 A 的朋友感觉效果不错,也希望做这样的产品展示网站,但是要求都有些不同:

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

3.传统方案解决网站展现项目

  1. 直接复制粘贴一份,然后根据客户不同要求,进行定制修改
  2. 给每个网站租用一个空间
  3. 方案设计示意图

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4.传统方案解决网站展现项目-问题分析

1.需要的网站结构相似度很高,而且都不是高访问量网站,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,造成服务器的资源浪费 2.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、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达成共享,减少服务器资源 3.对于代码来说,由于是一份实例,维护和扩展都更加容易 4.上面的解决思路就可以使用 享元模式 来解决

5.享元模式的原理类图

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  • 对类图的说明

对原理图的说明-即(模式的角色及职责)

  1. FlyWeight 是抽象的享元角色, 他是产品的抽象类, 同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现
  2. 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
  3. UnSharedConcreteFlyWeight 是不可共享的角色,一般不会出现在享元工厂。
  4. 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方法

6.内部状态和外部状态

比如围棋、五子棋、跳棋,它们都有大量的棋子对象,围棋和五子棋只有黑白两色,跳棋颜色多一点,所以棋子颜色就是棋子的内部状态;而各个棋子之间的差别就是位置的不同,当我们落子后,落子颜色是定的,但位置是变化的,所以棋子坐标就是棋子的外部状态

  1. 享元模式提出了两个要求:细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了,即将对象的信息分为两个部分:内部状态和外部状态
  2. 内部状态指对象共享出来的信息,存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变
  3. 外部状态指对象得以依赖的一个标记,是随环境改变而改变的、不可共享的状态
  4. 举个例子:围棋理论上有 361 个空位可以放棋子,每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生,因为内存空间有限,一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏,如果用享元模式来处理棋子,那么棋子对象就可以减少到只有两个实例,这样就很好的解决了对象的开销问题

7.享元模式解决网站展现项目

  1. 应用实例要求

使用享元模式完成,前面提出的网站外包问题

  1. 思路分析和图解(类图)

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  1. 代码实现

网站接口

java
public abstract class WebSite {

   public abstract void use(User user);//抽象方法
}

网站工厂类,根据需要返回压一个网站

java
// 网站工厂类,根据需要返回压一个网站
public class WebSiteFactory {

   
   //集合, 充当池的作用
   private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();
   
   //根据网站的类型,返回一个网站, 如果没有就创建一个网站,并放入到池中,并返回
   public WebSite getWebSiteCategory(String type) {
      if(!pool.containsKey(type)) {
         //就创建一个网站,并放入到池中
         pool.put(type, new ConcreteWebSite(type));
      }
      
      return (WebSite)pool.get(type);
   }
   
   //获取网站分类的总数 (池中有多少个网站类型)
   public int getWebSiteCount() {
      return pool.size();
   }
}

具体网站

java
//具体网站
public class ConcreteWebSite extends WebSite {

   //共享的部分,内部状态
   private String type = ""; //网站发布的形式(类型)

   
   //构造器
   public ConcreteWebSite(String type) {
      
      this.type = type;
   }


   @Override
   public void use(User user) {
      // TODO Auto-generated method stub
      System.out.println("网站的发布形式为:" + type + " 在使用中 .. 使用者是" + user.getName());
   }
   
   
}

用户

java
public class User {
   
   private String name;

   
   public User(String name) {
      super();
      this.name = name;
   }

   public String getName() {
      return name;
   }

   public void setName(String name) {
      this.name = name;
   }
   
   
}

测试类

java
public class Client {

   public static void main(String[] args) {
      // TODO Auto-generated method stub

      // 创建一个工厂类
      WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();

      // 客户要一个以新闻形式发布的网站
      WebSite webSite1 = factory.getWebSiteCategory("新闻");

      
      webSite1.use(new User("tom"));

      // 客户要一个以博客形式发布的网站
      WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("博客");

      webSite2.use(new User("jack"));

      // 客户要一个以博客形式发布的网站
      WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("博客");

      webSite3.use(new User("smith"));

      // 客户要一个以博客形式发布的网站
      WebSite webSite4 = factory.getWebSiteCategory("博客");

      webSite4.use(new User("king"));
      
      System.out.println("网站的分类共=" + factory.getWebSiteCount());
   }

}

测试结果

java
网站的发布形式为:新闻 在使用中 .. 使用者是tom
网站的发布形式为:博客 在使用中 .. 使用者是jack
网站的发布形式为:博客 在使用中 .. 使用者是smith
网站的发布形式为:博客 在使用中 .. 使用者是king
网站的分类共=2

8.享元模式的注意事项和细节

  1. 在享元模式这样理解,“享”就表示共享,“元”表示对象
  2. 系统中有大量对象,这些对象消耗大量内存,并且对象的状态大部分可以外部化时,我们就可以考虑选用享元模式
  3. 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
  4. 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
  5. 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,而外部状态具有固化特性,不应该随着内部状态的改变而改变,这是我们使用享元模式需要注意的地方.
  6. 使用享元模式时,注意划分内部状态和外部状态,并且需要有一个工厂类加以控制。
  7. 享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景,比如 String 常量池、数据库连接池