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Java享元模式(FlyWeight)

简介: 内存属于稀缺资源,不要随便浪费。如果有很多个完全相同或相似的 对象,我们可以通过享元模式,节省内存.
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享元模式

 内存属于稀缺资源,不要随便浪费。如果有很多个完全相同或相似的

对象,我们可以通过享元模式,节省内存.

核心:

   享元模式以共享的方式高效地支持大量细粒度对象的重用。

   享元对象能做到共享的关键是区分了内部状态和外部状态。

   • 内部状态:可以共享,不会随环境变化而改变

   • 外部状态:不可以共享,会随环境变化而改变

案例

围棋软件设计

每个围棋棋子都是一个对象,

有如下属性:

image.pngimage.png

享元模式实现:

   FlyweightFactory享元工厂类

   • 创建并管理享元对象,享元池一般设计成键值对

   FlyWeight抽象享元类

   • 通常是一个接口或抽象类,声明公共方法,这些方法可以向外界提供对象

   的内部状态,设置外部状态。

   ConcreteFlyWeight具体享元类

   • 为内部状态提供成员变量进行存储

   UnsharedConcreteFlyWeight非共享享元类

   • 不能被共享的子类可以设计为非共享享元类

享元模式实现的UML图

image.png

实现代码

享元类

/**
 * 享元类
 * @author 波波烤鸭
 * @email dengpbs@163.com
 *
 */
public interface ChessFlyWeight {
    void setColor(String c);
    String getColor();
    void display(Coordinate c);
}

/**
 * 棋子 具体实现类
 * @author 波波烤鸭
 * @email dengpbs@163.com
 *
 */
class ConcreteChess implements ChessFlyWeight {

    private String color;
    
    public ConcreteChess(String color) {
        super();
        this.color = color;
    }

    @Override
    public void display(Coordinate c) {
        System.out.println("棋子颜色:"+color);
        System.out.println("棋子位置:"+c.getX()+"----"+c.getY());
    }

    @Override
    public String getColor() {
        return color;
    }

    @Override
    public void setColor(String c) {
        this.color = c;
    }
}

外部状态

/**
 * 外部状态UnSharedConcreteFlyWeight
 * @author 波波烤鸭
 * @email dengpbs@163.com
 *
 */
public class Coordinate {
    private int x,y;

    public Coordinate(int x, int y) {
        super();
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public void setX(int x) {
        this.x = x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    public void setY(int y) {
        this.y = y;
    }
}

享元工厂类

/**
 *享元工厂类
 *    创建棋子
 * @author 波波烤鸭
 * @email dengpbs@163.com
 *
 */
public class ChessFlyWeightFactory {
    //享元池  根据颜色保存不同的棋子对象
    private static Map<String,ChessFlyWeight> map = new HashMap<String, ChessFlyWeight>();
    
    public static ChessFlyWeight  getChess(String color){
        // 如果已经存在该颜色的棋子返回
        if(map.get(color)!=null){
            return map.get(color);
        }else{
            // 如果享元池中没有该颜色的棋子就创建一个新的返回 并存储在享元池中
            ChessFlyWeight cfw = new ConcreteChess(color);
            map.put(color, cfw);
            return cfw;
        }
    }   
}

测试类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ChessFlyWeight chess1 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        ChessFlyWeight chess2 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        ChessFlyWeight chess3 = ChessFlyWeightFactory.getChess("白色");
        System.out.println(chess1);
        System.out.println(chess2);
        System.out.println(chess3);
        System.out.println("增加外部状态的处理===========");
        chess1.display(new Coordinate(10, 10));
        chess2.display(new Coordinate(20, 20));
    }
}

输出结果:

com.bjsxt.flyweight.ConcreteChess@15db9742
com.bjsxt.flyweight.ConcreteChess@15db9742
com.bjsxt.flyweight.ConcreteChess@6d06d69c
增加外部状态的处理===========
棋子颜色:黑色
棋子位置:10----10
棋子颜色:黑色
棋子位置:20----20

享元模式开发中应用的场景:

 享元模式由于其共享的特性,可以在任何“池”中操作,比如:线程池、数据库连接池。 String类的设计也是享元模式

优点

   极大减少内存中对象的数量

   相同或相似对象内存中只存一份,极大的节约资源,提高系统性能

   外部状态相对独立,不影响内部状态

缺点

   模式较复杂,使程序逻辑复杂化

   为了节省内存,共享了内部状态,分离出外部状态,而读取外部状态

   使运行时间变长。用时间换取了空间。


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