享元设计模式解读

简介: 享元设计模式解读

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问题引进

展示网站项目需求

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

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

传统方案解决网站展现项目-问题分析

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
对于代码来说,由于是一份实例,维护和扩展都更加容易
上面的解决思路就可以使用 享元模式 来解决

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

享元模式基本介绍

基本介绍

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

享元模式的原理类图

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(后面介绍) 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

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

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

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

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。

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

享元模式解决网站展现项目

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

思路分析和图解(类图)

代码实现

WebSite  

1. public abstract class WebSite {
2. public abstract void use(User user);//抽象方法
3. }

ConcreteWebSite  

1. public class ConcreteWebSite extends WebSite {
2. //共享的部分,内部状态
3. private String type = ""; //网站发布的形式(类型)
4. 
5. //构造器
6. public ConcreteWebSite(String type) {
7. this.type = type;
8.     }
9. 
10. @Override
11. public void use(User user) {
12.         System.out.println("网站的发布形式为:" + type +
13. " 在使用中 .. 使用者是" + user.getName());
14.     }
15. 
16. }

User

1. public class User {
2. private String name;
3. 
4. public User(String name) {
5. super();
6. this.name = name;
7.     }
8. 
9. public String getName() {
10. return name;
11.     }
12. 
13. public void setName(String name) {
14. this.name = name;
15.     }
16. }

WebSiteFactory  

1. public class WebSiteFactory {
2. private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();
3. 
4. //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
5. public WebSite getWebSiteCategory(String type) {
6. if (!pool.containsKey(type)) {
7. //就创建一个网站,并放入到池中
8.             pool.put(type, new ConcreteWebSite(type));
9.         }
10. return (WebSite) pool.get(type);
11.     }
12. 
13. //获取网站分类的总数 (池中有多少个网站类型)
14. public int getWebSiteCount() {
15. return pool.size();
16.     }
17. }

Client  

1. public class Client {
2. public static void main(String[] args) {
3. // 创建一个工厂类
4. WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();
5. // 客户要一个以新闻形式发布的网站
6. WebSite webSite1 = factory.getWebSiteCategory("新闻");
7.         webSite1.use(new User("tom"));
8. // 客户要一个以博客形式发布的网站
9. WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("博客");
10.         webSite2.use(new User("jack"));
11. // 客户要一个以博客形式发布的网站
12. WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("博客");
13.         webSite3.use(new User("smith"));
14. // 客户要一个以博客形式发布的网站
15. WebSite webSite4 = factory.getWebSiteCategory("博客");
16.         webSite4.use(new User("king"));
17.         System.out.println("网站的分类共=" + factory.getWebSiteCount());
18.     }
19. }

享元模式在 JDK-Interger 的应用源码分析

1. 在 valueOf 方法中,先判断值是否在 IntegerCache 中,如果不在,就创建新的 Integer(new), 否则,就直接从 缓存池返回
2. valueOf 方法,就使用到享元模式
3. 如果使用 valueOf 方法得到一个 Integer 实例,范围在 -128 - 127 ,执行速度比 new 快

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

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