设计模式——享元模式

享元模式

享元模式以共享的方式高效地支持大量细粒度对象。

享元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态(Internal State) 和外蕴状态(External State)。

一个内蕴状态是存储在享元对象内部的,并且是不会随环境改变而有所不同的。因此,一个享元可以具有内蕴状态并可以共享。

一个外蕴状态是随环境改变而改变的、不可以共享的状态。享元对象的触目外蕴状态必须由客户端保存并在享元对象被创建之后,在需要使用的时候再传入到享元对象内部。

外蕴状态不可以影响享元对象的内蕴状态。换句话说,它们是相互独立的。

享元模式结构

  • 抽象享元角色:此角色是所有的具体享元类的超类,为这些类规定出需要实现的公共接口。那些需要外蕴状态(External Stater) 的操作可以通过调用商业方法以具体参数形式传入。
  • 具体享元(ConcreteFlyweight)角色:实现抽象享元角色所规定的接口。如果有内蕴状态的话,必须负责为内蕴状态提供存储空间。享元对象的内蕴状态必须与对象所处的周围环境无关,从而使得享元对象可以在系统内共享。
  • 享元工厂(FlyweightFactory)角色:本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共享。当一个客户端调用一个享元对象的时候,享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个符合要示的享元对象。如果已经有了,享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象;如果系统中没有一个适当的享元对象的话,享元工厂角色就应当创建一个合适的享元对象。
  • 客户端(Client) 角色:本角色需要维护一个对所有享元对象的引用。本角色需要自行存储所有享元对象的外蕴状态。

源代码

抽象享元角色类:

public abstract class Flyweight {
    // 一个示意性的方法, 参数 state 是外蕴状态
    abstract public void operation(String state);
}

具体享元类:

public class ConcreteFlyweight extends Flyweight {

    private Character intrinsicState = null;

    // 构造函数, 内蕴状态作为参量传入
    public ConcreteFlyweight(Character state){
        this.intrinsicState = state;
    }

    /**
     * 外蕴状态作为参量传入方法中, 改变方法的行为,但并不改变对象的内蕴状态
     * @param state
     */
    @Override
    public void operation(String state) {
        System.out.print("\nIntrinsic State = " + intrinsicState + ", Extrinsic State = " + state);
    }
}

享元工厂:

public class FlyweightFactory {
    private Map flies = new HashMap();
//    private Flyweight lnkFlyweight;

    public FlyweightFactory(){

    }

    public Flyweight factory(Character state){
        if (flies.containsKey(state)){
            return (Flyweight) flies.get(state);
        }else {
            Flyweight fly = new ConcreteFlyweight(state);
            flies.put(state, fly);
            return fly;
        }
    }

    public void checkFlyweight(){
//        Flyweight fly;
        int i = 0;
        System.out.println("\n============checkFlyweight()==============");
        for (Iterator it = flies.entrySet().iterator(); it.hasNext();) {
            Map.Entry e = (Map.Entry) it.next();
            System.out.println("Item " + (++i) + ": " + e.getKey());
        }
        System.out.println("=============checkFlyweight()===============");
    }
}

客户端:

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();

        Flyweight fly = factory.factory(new Character('a'));
        fly.operation("First Call");

        fly = factory.factory(new Character('b'));
        fly.operation("Second Call");

        fly = factory.factory(new Character('a'));
        fly.operation("Third Call");

        factory.checkFlyweight();
    }

}

再看一个简单的例子:

使用享元模式前:

class Gazillion {
    private static int num = 0;
    private int row, col;

    public Gazillion(int maxPerRow) {
        row = num / maxPerRow;
        col = num % maxPerRow;
        num++;
    }

    void report() {
        System.out.print(" " + row + col);
    }

}

public class FlyweightDemo {
    public static final int ROWS = 6, COLS = 10;

    public static void main(String[] args) {
        Gazillion[][] matrix = new Gazillion[ROWS][COLS];
        for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
            for (int j = 0; j < COLS; j++) {
                matrix[i][j] = new Gazillion(COLS);
            }
        }
        for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
            for (int j = 0; j < COLS; j++) {
                matrix[i][j].report();
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

使用享元模式后:

class Gazillion {
    private int row;

    public Gazillion(int row) {
        this.row = row;
        System.out.println("ctor:" + this.row);
    }

    void report(int col) {
        System.out.print(" " + row + col);
    }
}

class Factory {
    private Gazillion[] pool;

    public Factory(int maxRows) {
        pool = new Gazillion[maxRows];
    }

    public Gazillion getFlyweight(int row) {
        if (pool[row] == null) {
            pool[row] = new Gazillion(row);
        }
        return pool[row];
    }
}

public class FlyweightDemo {
    public static final  int ROWS = 6, COLS = 10;

    public static void main(String[] args) {
        Factory theFactory = new Factory(ROWS);
        for (int i = 0; i < ROWS; i++) {
            for (int j = 0; j < COLS; j++) {
                theFactory.getFlyweight(i).report(j);
            }
            System.out.println();
        }
    }
}

优缺点:

优点:
大幅度降低内存中对像的数量

缺点:

  1. 享元模式使系统更复杂。为了使对象共享,需要将一些状态外部化,这使得程序逻辑更复杂;
  2. 享元模式将享元对象外部化,而读取外部状态使得运行时间稍微变长;

参考:

https://sourcemaking.com/design_patterns/flyweight

posted @ 2021-04-18 14:02  二十亿光年的孤独  阅读(22)  评论(0编辑  收藏  举报