设计模式——享元模式

模式介绍

• 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。
• 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。
• 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
• 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

UML类图

类图解析:

• 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接口或实现。
• 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。
• UnSharedConcreteFlyWeight是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂。
• 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。
• 享元模式提出了两个要求:细粒度和共享对象，将对象的信息分为两个部分:
  • 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。

享元模式案例

背景介绍:模拟共享单车租赁系统，用户提供姓名信息可以租赁单车、归还单车等操作

代码实现：

User类(用户信息类)

public class User { String name; public User(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } }

BikeFlyweight(抽象类)

public abstract class BikeFlyweight { // 内部状态 0 未使用 1 使用中 protected Integer state = 0; /** * @param user 外部状态 */ abstract void ride(User user); /** * 归还自行车 */ abstract void back(); public Integer getState() { return state; } }

MoBikeFlyweight(具体实现类)

public class MoBikeFlyweight extends BikeFlyweight { // 定义新的累不状态，车牌号 private String bikeId; public MoBikeFlyweight(String bikeId) { this.bikeId = bikeId; } @Override void ride(User user) { state = 1; System.out.println(user.getName() + "骑" + bikeId + "自行车出行"); } @Override void back() { state = 0; } }

BikeFlyweightFactory(享元工厂类)

public class BikeFlyweightFactory { // 单例模式 饿汉式 private static final BikeFlyweightFactory instance = new BikeFlyweightFactory(); // 创建自行车池 private Set<BikeFlyweight> pool = new HashSet<>(); // 放入单车 private BikeFlyweightFactory() { for (int i = 0; i < 2; i++) { pool.add(new MoBikeFlyweight(i + 1 + "号")); } } public static BikeFlyweightFactory getInstance() { return instance; } public BikeFlyweight getBike() { for (BikeFlyweight bike : pool) { if (bike.getState() == 0) { return bike; } } return null; } }

Client(测试类)

public class Client { public static void main(String[] args) { // 张三骑车使用中，未归还 BikeFlyweight bike1 = BikeFlyweightFactory.getInstance().getBike(); bike1.ride(new User("张三")); // bike1.back(); // 李四租赁单车并归还 BikeFlyweight bike2 = BikeFlyweightFactory.getInstance().getBike(); bike2.ride(new User("李四")); bike2.back(); // 王五租赁单车 BikeFlyweight bike3 = BikeFlyweightFactory.getInstance().getBike(); bike3.ride(new User("王五")); bike3.back(); System.out.println("张三骑的车 == 李四骑的车" + (bike1 == bike2)); System.out.println("李四骑的车 == 王五骑的车" + (bike3 == bike2)); } }

测试结果：

享元模式的注意事项和细节

• 在享元模式这样理解，“ 享”就表示共享，“元” 表示对象。
• 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，可以考虑选用享元模式。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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。
• 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。