Java设计模式-享元模式

发布时间:2024年01月05日

目录

一、网站项目需求

二、传统方案

三、享元模式

(一)基本介绍

(二)原理类图

(三)内部状态和外部状态

(四)享元模式解决网站展现项目

(五)注意事项和细节

(六)在JDK-Integer的应用源码分析


一、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) 有客户人要求以博客的形式发布
3) 有客户希望以微信公众号的形式发布

二、传统方案

1) 直接复制粘贴一份,然后根据客户不同要求,进行定制修改
2) 给每个网站租用一个空间
3) 方案设计示意图

问题分析:

1) 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
2) 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
3) 对于代码来说,由于是一份实例,维护和扩展都更加容易
4) 上面的解决思路就可以使用 享元模式 来解决

三、享元模式

(一)基本介绍

1) 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
2) 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
3) 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
4) 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

(二)原理类图

对原理图的说明-即(模式的角色及职责 )
1) 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 内部状态 (后面介绍) 的接口或实现
2) 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
3) UnSharedConcreteFlyWeight 是不可共享的角色,一般不会出现在享元工厂内

(三)内部状态和外部状态

比如围棋、五子棋、跳棋,它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
1) 享元模式提出了两个要求:细粒度共享对象。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 外部状态
2) 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
3) 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。
4) 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

简而言之,比如下棋,棋子有两种颜色,这是其内部状态。棋手要怎么下,下在哪个位置,这是外部状态,是不确定的,是由棋手来决定的。

(四)享元模式解决网站展现项目

抽象类website

public abstract class WebSite {

	public abstract void use(User user);//抽象方法
}

具体类

//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)

	
	//构造器
	public ConcreteWebSite(String type) {
		
		this.type = type;
	}


	@Override
	public void use(User user) {
		// TODO Auto-generated method stub
		System.out.println("网站的发布形式为:" + type + " 在使用中 .. 使用者是" + user.getName());
	}
	
	
}

工厂类

// 网站工厂类,根据需要返回压一个网站
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();
	}
}

外部状态,即用户,User类

public class User {
	
	private String name;

	
	public User(String name) {
		super();
		this.name = name;
	}

	public String getName() {
		return name;
	}

	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	
	
}

调用

public class Client {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub

		// 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());
	}

}

(五)注意事项和细节

1) 在享元模式这样理解,“享”就表示共享,“元”表示对象
2) 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,我们就可以考虑选用享元模式
3) 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
4) 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
5) 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 .
6) 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。
7) 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

(六)JDK-Integer的应用源码分析

其实不只是Integer,包装类一般有缓存池,使用的正是享元模式? ??

public class FlyWeight {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		//如果 Integer.valueOf(x) x 在  -128 --- 127 直接,就是使用享元模式返回,如果不在
		//范围类,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

	}

}
文章来源:https://blog.csdn.net/m0_62946761/article/details/135175397
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