设计模式（11）——享元模式

我会带着你远行 2023-05-22 14:25 15阅读 0赞

### 目录 ###

*   *   *  传统方案解决网站展现项目
         *  享元模式
         *  内部状态和外部状态
         *  享元模式解决网站展现项目
         *  享元模式在JDK-Integer的应用源码分析
         *  享元模式的注意事项和细节

*  案例说明：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）有客户要求以博客的形式发布  
> 3）有客户要求以微信公众号的形式发布

### 传统方案解决网站展现项目 ###

*  直接复制粘贴一份，然后根据客户不同要求，进行定制修改
 *  给每个网站租用一个空间
 *  方案设计示意图  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdW1tbWlu_size_16_color_FFFFFF_t_70]
 *  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
     *  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
     *  对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易
     *  上面的问题可以用 享元模式 来解决

### 享元模式 ###

*  基本介绍
    
     *  享元模式（FlyWeight Pattern）也叫 蝇量模式：运用共享技术有效的持有大量细粒度的对象
     *  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，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重要是实现方式  
        ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdW1tbWlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]
 *  原理类图  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdW1tbWlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]
 *  对类图的说明
    
     *  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
     *  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

### 内部状态和外部状态 ###

比如围棋、五子棋、跳棋，他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）  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdW1tbWlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]
 *  代码实现

package com.lm.flyweight;
    
    public abstract class WebSite { 
    
    	public abstract void use(User user);//抽象方法
    }

package com.lm.flyweight;
    
    public class User { 
    
    	private String name;
    	
    	public User(String name) { 
    		this.name = name;
    	}
    
    	public String getName() { 
    		return name;
    	}
    
    	public void setName(String name) { 
    		this.name = name;
    	}
    	
    }

package com.lm.flyweight;
    
    //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）
    	
    	public ConcreteWebSite(String type) { 
    		this.type = type;
    	}
    
    	@Override
    	public void use(User user) { 
    		System.out.println("网站的发布形式为：" + type + " 在使用中..使用者是" + user.getName());
    	}
    
    }

package com.lm.flyweight;
    
    import java.util.HashMap;
    
    //网站工厂类，根据需求返回一个网站
    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();
    	}
    }

package com.lm.flyweight;
    
    public class Client { 
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		//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());
    	}
    }

### 享元模式在JDK-Integer的应用源码分析 ###

*  Integer的享元模式
 *  代码分析+Debug源码  
    ![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L2xpdW1tbWlu_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]
 *  代码说明

package com.lm.jdk;
    
    public class FlyWeight { 
    
    	public static void main(String[] args) { 
    		//如果 Integer.valueOf(x) x 在 -128 -- 127 之间，就是使用享元模式返回
    		//如果不在范围内，则仍然 new 
    		
    		// 小结：
    		//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
    		
    		Integer x = Integer.valueOf(127); // 得到 x实例，类型Integer
    		Integer y = new Integer(127); // 得到 y实例，类型Integer
    		Integer z = Integer.valueOf(127);
    		Integer w = new Integer(127);
    		
    		System.out.println(x.equals(y)); // 大小 true
    		System.out.println(x == y); // false
    		System.out.println(x == z); // true
    		System.out.println(w == x); // false
    		System.out.println(w == y); // false
    		
    		Integer x1 = Integer.valueOf(200);
    		Integer x2 = Integer.valueOf(200);
    		System.out.println("x1 == x2 = " + (x1 == x2)); // false
    	}
    
    }

### 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，我们就考虑选用享元模式
 *  用唯一标识码判断，如果内存中有，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

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