享元模式

小灰灰 2020-06-13 05:55 454阅读 0赞

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。

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**： 1、系统中有大量对象。 2、这些对象消耗大量内存。 3、这些对象的状态大部分可以外部化。 4、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。 5、系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的。

**如何解决**：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。

**关键代码**：用 HashMap 存储这些对象。

**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、数据库的数据池。

\*\*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。

**使用场景** ：1、系统有大量相似对象。 2、需要缓冲池的场景。

**注意事项**： 1、注意划分外部状态和内部状态，否则可能会引起线程安全问题。 2、这些类必须有一个工厂对象加以控制。

### 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*，我们的演示类使用 *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][format_png]

#### 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 setColor(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。

*ShapeFactory.java*

public class ShapeFactory {
    
        private static final Map<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。

*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();
                System.out.println();
            }
        }
    
        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 ####

验证输出。

Creating circle of color : White
    Circle: Draw() [Color : White, x : 56, y : 48, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : White, x : 80, y : 65, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : White, x : 54, y : 75, radius : 100
    
    Creating circle of color : Red
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 3, y : 10, radius : 100
    
    Creating circle of color : Blue
    Circle: Draw() [Color : Blue, x : 78, y : 0, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 85, y : 77, radius : 100
    
    Creating circle of color : Green
    Circle: Draw() [Color : Green, x : 1, y : 69, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 45, y : 27, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Green, x : 52, y : 48, radius : 100
    
    Creating circle of color : Black
    Circle: Draw() [Color : Black, x : 81, y : 71, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 75, y : 89, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Black, x : 78, y : 12, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Green, x : 11, y : 43, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Black, x : 28, y : 20, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y : 84, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 65, y : 72, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 30, y : 65, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Black, x : 50, y : 36, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Green, x : 87, y : 77, radius : 100
    
    Circle: Draw() [Color : Red, x : 41, y : 18, radius : 100

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