一、适用场景
内存属于稀缺资源,不能随意浪费。如果在一个系统中有很多个完全相同或相似的对象,我们就可以使用享元模式,让他们共享一份内存即可,不必每个都去实例化对象,从而节省内存空间。
二、模式核心
享元模式以共享的方式高效的支持大量细粒度对象的重用。
享元对象能做到共享的关键是区分了内部状态和外部状态。
内部状态:可以共享,不会随环境改变而改变。
外部状态:不可以共享,会随环境改变而改变。
围棋例子:
每一个围棋棋子都是一个对象,并都有如下属性:
三、享元模式结构
UM类图:
FlyWeight抽象享元类:通常是一个接口或抽象类,声明公共方法,这些方法可以向外界提供对象的内部状态,设置外部状态。
UnsharedConcreteFlyWeight非共享享元类:不能被共享的子类可以设计为非共享享元类。
ConcreteFlyWeight具体享元类:为内部状态提供成员变量进行存储。
FlyWeightFactory享元工厂类:创建并管理享元对象,享元池一般设计为键值对。
围棋代码示例:
FlyWeight抽象享元类:
public interface ChessFlyWeight { String getColor();//获取颜色,内部状态 void display(Coordinate c);//展示位置,外部状态 }
UnSharedConcreteFlyweight 非共享享元类:
/** * 外部状态:棋子坐标位置 */ public class Coordinate { private int x,y; public Coordinate(int x, int y) { super(); this.x = x; this.y = y; } public int getX() { return x; } public void setX(int x) { this.x = x; } public int getY() { return y; } public void setY(int y) { this.y = y; } }
ConcreteFlyWeight具体享元类:
class ConcreteChess implements ChessFlyWeight{ private String color; public ConcreteChess(String color) { super(); this.color = color; } public String getColor() { return color; } public void display(Coordinate c) { System.out.println("棋子颜色:"+color); System.out.println("棋子位置"+c.getX()+"-----"+c.getY()); } }
FlyWeightFactory享元工厂
public class ChessFlyWeightFactory { //享元池 private static Map<String,ChessFlyWeight> map=new HashMap<String,ChessFlyWeight>(); public static ChessFlyWeight getChess(String color){ if(map.get(color)!=null){ return map.get(color); }else{ ChessFlyWeight cfw=new ConcreteChess(color); map.put(color, cfw); return cfw; } } }
客户端
public class Client { public static void main(String[] args) { ChessFlyWeight chess1=ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色"); ChessFlyWeight chess2=ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色"); System.out.println(chess1); System.out.println(chess2); System.out.println("-----增加外部状态的处理----"); chess1.display(new Coordinate(10,10)); chess2.display(new Coordinate(20,20)); } } //输出结果 flyweight.ConcreteChess@15db9742 flyweight.ConcreteChess@15db9742 -----增加外部状态---- 棋子颜色:黑色 棋子位置10-----10 棋子颜色:黑色 棋子位置20-----20
从上面的输出结果可看出chess1,chess2两个对象使用的是同一个内存空间,即它们是同一实例。
在JAVA语言中,String类型就是使用了享元模式。String对象是final类型,对象一旦创建就不可改变。在JAVA中字符串常量都是存在常量池中的,JAVA会确保一个字符串常量在常量池中只有一个拷贝。String a=”abc”,其中”abc”就是一个字符串常量。
四、总结
优点:
极大减少内存中对象的数量。
相同或相似的对象内存只保持一份,极大的节约资源,提高系统性能。
外部状态相对独立,不影响内部变化。
缺点:
模式较复杂,使程序逻辑复杂化。
为了节省内存,共享了内部状态,分离出了外部状态,而读取外部状态使运行时间变长。用时间换空间。
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本人13年Java开发经验及产品研发经验,BAT背景,曾在多家知名企业担任技术总监、企业方案选型首席顾问,先后从事内核开发、大型Java系统架构设计和物联网系统架构设计开发,精通复杂业务技术方案选型、架构、核心难点攻关,对于java语言及项目有非常深入的理解和丰富的实操经验,热爱前沿技术,乐于进行技术分享与技术探讨。