享元模式
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。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式，可使我们能够重复利用对象，使我们减少重复创建和销毁对象造成的开销，从而提升程序的运行效率。
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。我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式。由于只有 5 种可用的颜色，所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象。
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，有可能会造成内存溢出，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：
- 系统中有大量重可复利用的对象。
- 这些对象消耗大量内。
- 对象的创建和销毁较为浪费系统资源。
- 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，当把外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来代替。
- 系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的。
- 应用实例： 1、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。 2、数据库的连接池。
- 优点：大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。
- 缺点：提高了系统的复杂度，需要分离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。
实现
我们将创建一个 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。
ShapeFactory 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 中以备后续使用的新对象，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（red / green / blue/ black / white），以便获取它所需对象的颜色。
享元模式的 UML 图
java
步骤 1
创建一个接口。
Shape.java
public interface Shape { void draw(); }
步骤 2
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); } }
步骤 3
创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象，我梦采用hashmap结构存储我们的数据。
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; } }
步骤 4
使用该工厂，通过传递颜色信息来获取实体类的对象，并且我们是通过颜色判断，是否是需要同一个对象。
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); } }
步骤 5
执行程序，输出结果：
Creating circle of color : Black Circle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100 Creating circle of color : Green Circle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100 Creating circle of color : White Circle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100 Creating circle of color : Red Circle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100 Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100 Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100 Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100 Creating circle of color : Blue
rust
rust和java的实现相似，就不再赘述过程，不过需要注意的是，在rust中官方没有提供rand包我们需要引入第三方包，所以我们需要在Cargo.toml文件引入以下依赖
[dependencies] rand = "0.8.5"
实现代码
use std::{collections::HashMap}; use rand::{Rng}; // 创建形状接口 trait Shape { fn draw(&self); } struct Circle{ color:String, x:i32, y:i32, radius:i32, } impl Shape for Circle { fn draw(&self) { println!("Circle: Draw() [Color: {},x: {},y: {},radius: {}]",self.color,self.x,self.y,self.radius); } } impl Circle { fn new(color:String)->Circle { Circle{ color:color, x:0, y:0, radius:0 } } } // 设置形状工场，进行管理 struct ShapeFactory{ circle_map:HashMap<String,Circle> } impl ShapeFactory { fn get_circle(&mut self,color:&str)->&mut Circle{ match self.circle_map.get(color) { None=>{ self.circle_map.insert(color.to_owned(),Circle::new(color.to_owned())); println!("Creating circle of color : {}" ,color); } Some(_)=>{ println!("已有触发享元") } }; self.circle_map.get_mut(color).unwrap() } } fn get_rand_color()->& 'static str { COLORS[rand::thread_rng().gen_range(0..COLORS.len())] } fn get_randx()->i32 { rand::thread_rng().gen_range(0..100) } fn get_randy()->i32 { rand::thread_rng().gen_range(0..100) } const COLORS: [&str; 5]=["Red", "Green", "Blue", "White", "Black" ]; fn main() { let mut shape_factory=ShapeFactory{circle_map:HashMap::new()}; for _x in 1..=5 { let color=shape_factory.get_circle(get_rand_color()); color.x=get_randx(); color.y=get_randy(); color.radius=100; color.draw(); } // println!("{}",get_rand_color()); }
rust仓库
rust仓库
https://github.com/onenewcode/design.git
本教程项目在bin文件夹下的flyweight.rs文件中
