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学习记录-享元模式

享元模式

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。

在享元模式中,它将共享元素分为两部分状态,一部分是内部状态,一部分是外部状态。内部状态是可以完全被共享的,也是最细粒度的一个资源。但是呢,还有一些信息是各不相同的,这部分信息是由客户端来决定的,比如张三保存的信息就是张三的信息,这部分信息称为外部状态。共享模式的关键在于我们不care外部状态,我们把核心的资源包围起来,并共享出去,内部的所有信息都不会随着环境改变,而外部状态会随着环境的改变而改变,这部分信息呢,共享对象肯定不会保存这部分信息,这部分信息由客户端保存,客户端在用的时候,将这些信息传入到享元对象内部,享元对象内部可以去使用或者去展示它们。

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。3、线程池。 4、java对于Integer与int的自动装箱与拆箱的设计。

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

类图

image-20230113225824931

代码实现

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        //通过享元工厂的getBike去取得自行车
        BikeFlyWeight bike1 = BikeFlyWeightFactory.getInstance().getBike();
        //把使用者信息传进去,及把外部状态传进去
        bike1.ride("ZhangSan");
        //不归还自行车
//        bike1.back();

        BikeFlyWeight bike2 = BikeFlyWeightFactory.getInstance().getBike();
        bike2.ride("ZhaoSi");
        //归还自行车
        bike2.back();

        BikeFlyWeight bike3 = BikeFlyWeightFactory.getInstance().getBike();
        bike3.ride("WangWu");
        bike3.back();

        System.out.println(bike1 == bike2);
        System.out.println(bike2 == bike3);
    }

    //首先我们定义一个抽象的单车享元类
    //注:这里static修饰只是因为在main函数里调用了相关函数,并无其它意义。
    static abstract class BikeFlyWeight {
        //内部状态
        protected Integer state = 0;  //0表示未使用的,1表示使用中

        //userName外部状态
        //谁要骑自行车
        abstract void ride(String userName);

        //归还自行车
        abstract void back();

        //可以把状态返回出去
        public Integer getState() {
            return state;
        }
    }

    //定义具体的享元类
    //注:这里static修饰只是因为在main函数里调用了相关函数,并无其它意义。
    static class MoBikeFlyWeight extends BikeFlyWeight {
        //定义新的内部状态,车架号
        private String bikeId;

        public MoBikeFlyWeight(String bikeId) {
            this.bikeId = bikeId;
        }

        @Override
        void ride(String userName) {
            state = 1;
            System.out.println(userName + "骑" + bikeId + "号 自行车");
        }

        @Override
        void back() {
            state = 0;
        }
    }

    //将我们的享元类的实例化对象将给我们的享元工厂进行管理
    //定义享元工厂
    //注:这里static修饰只是因为在main函数里调用了相关函数,并无其它意义。
    static class BikeFlyWeightFactory {
        //这里定义为单例模式,由一个工厂统一管理所有的实例,这里使用了饿汉式去创建单例模式
        private static BikeFlyWeightFactory instance = new BikeFlyWeightFactory();
        private Set<BikeFlyWeight> pool = new HashSet<>();

        public static BikeFlyWeightFactory getInstance() {
            return instance;
        }

        private BikeFlyWeightFactory() {
            //将享元对象直接放入池子里面去
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
                pool.add(new MoBikeFlyWeight(i + "号"));
            }
        }

        public BikeFlyWeight getBike() {
            //池子中哪个单车未使用就返回哪个
            for (BikeFlyWeight bike : pool) {
                if (bike.state == 0) {
                    return bike;
                }
            }
            //没有可用的单车
            return null;
        }
    }
}

运行结果

ZhangSan骑1号号 自行车
ZhaoSi骑0号号 自行车
WangWu骑0号号 自行车
false
true

此文章参考:

【菜鸟教程】:https://www.runoob.com/design-pattern/flyweight-pattern.html

【五分钟学设计模式.14.享元模式-哔哩哔哩】 :https://b23.tv/4Ufc8pZ

posted @ 2023-01-13 22:59  都是朕的江山  阅读(31)  评论(0)    收藏  举报
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