享元模式
概述
当系统中存在大量相同或者相似的对象时,享元模式时一种值得考虑的解决方案,它通过共享技术实现相同或相似的细粒度对象的复用,从而节约了内存空间,提高了系统性能
享元模式以共享的方式高效地支持大量细粒度对象的重用 ,享元对象能够做到共享的关键是区分了内部状态和外部状态,
- 内部状态(Intrinsic State) 时存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变的状态,内部状态可以共享
- 外部状态(Extrinsic State) 是随着环境改变而改变的, 不可以共享的状态,享元对象的外部状态通常由客户端保存, 并在享元对象被创建之后需要使用的时候再传入到享元对象内部
享元模式运用共享技术有效地支持大量细粒度对象的复用
组合模式
- Flyweight(抽象享元类) 抽象享元类通常是一个接口或抽象类,在抽象享元类中声明了具体享元类公共的方法,这些方法可以向未接提供享元对象的内部数据,同时也可以通过这些方法来设置外部数据
- ConcreteFlyweight(具体享元类) 具体享元类实现了抽象享元类,其实例称为享元对象,在具体享元类中为内部状态提供了存储空间,通常可以结合单例模式设计具体享元类,为每一个具体享元类提供唯一的享元对象
- UnsharedConcreteFlyweight(非共享具体享元类) 并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享,不能被共享的子类可以设计为非共享具体享元类,当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过实例化创建
- FlyweightFactory(享元工厂类) 享元工厂类用于创建并管理享元对象,它针对抽象享元类编程,将各种类型的具体享元对象存储在一个享元池中,享元池一般设计为一个存储键值对的集合,可以结合工厂模式进行设计,当用户请求一个具体享元对象时,享元纳工厂提供一个储存享元池中已创建的实例或者创建一个新的实例,返回新创建的实例并存储在享元池中
/**
*
* @ClassName: IgoChessman
* @Description: 围棋棋子类, 充当抽象享元类
* @Author Crazy
* @DateTime 2019年11月5日 下午9:18:03
*/
public abstract class IgoChessman {
public abstract String getColor();
public void display(Coordinates coord) {
System.out.println("棋子颜色:"+this.getColor()+",棋子位置:"+coord.getX()+" "+coord.getY());
}
}
public class Coordinates {
private int x;
private int y;
public Coordinates(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;
}
}
/**
*
* @ClassName: IgoChessmanFactory
* @Description: 围棋棋子工厂类,充当享元工厂类, 使用单例模式设计
* @Author Crazy
* @DateTime 2019年11月5日 下午9:20:07
*/
public class IgoChessmanFactory {
private static IgoChessmanFactory instance = new IgoChessmanFactory();
private static Hashtable ht;// 使用hashtable 来存储享元对象, 充当享元池
private IgoChessmanFactory() {
ht = new Hashtable();
IgoChessman black ,white;
black = new BlackIgoChessman();
ht.put("b",black);
white =new WhiteIgoChessman();
ht.put("w", white);
}
public static IgoChessmanFactory getInstance() {
return instance;
}
public static IgoChessman getIgoChessman(String color) {
return (IgoChessman) ht.get(color);
}
}
/**
* @ClassName: BlackIgoChessman
* @Description: 黑色棋子, 充当具体享元类
* @Author Crazy
* @DateTime 2019年11月5日 下午9:18:54
*/
public class BlackIgoChessman extends IgoChessman {
@Override
public String getColor() {
// TODO Auto-generated method stub
return "黑色";
}
}
/**
* @ClassName: BlackIgoChessman
* @Description: 黑色棋子, 充当具体享元类
* @Author Crazy
* @DateTime 2019年11月5日 下午9:18:54
*/
public class WhiteIgoChessman extends IgoChessman {
@Override
public String getColor() {
// TODO Auto-generated method stub
return "白色";
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
IgoChessman black1,black2,black3,white1,white2;
IgoChessmanFactory factory;
//获取享元工厂对象
factory = IgoChessmanFactory.getInstance();
//通过享元工厂获取3颗黑色
black1 = factory.getIgoChessman("b");
black2 = factory.getIgoChessman("b");
black3 = factory.getIgoChessman("b");
System.out.println("判断是否相同"+(black1==black2));
white1 = factory.getIgoChessman("w");
white2 = factory.getIgoChessman("w");
System.out.println("判断白色是否相同:"+(white1==white2));
black1.display(new Coordinates(1,2));
black2.display(new Coordinates(3,4));
black3.display(new Coordinates(1,3));
white1.display(new Coordinates(2,5));
white2.display(new Coordinates(2,4));
}
}
单纯享元模式和复合模式
- 单纯享元模式 中所有的具体享元类都是可以共享的,不存在非共享具体享元类
- 符合享元模式 向一些单纯享元对象使用组合模式加以组合还可以形成复合享元对象,这样的复合享元对象本身不共享,但他们可以分解成单纯享元对象,而后者可以共享
优缺点
优点
- 享元模式可以减少内存中对象的数量,使得相同或者相似对象在内存中只保存一份,从而可以节约系统资源,提高系统性能
- 享元模式的外部状态相对独立,而且不会影响其内部状态,从而使享元对象可以在不同的环境中被共享
缺点
- 享元模式使系统变得复杂,需要分离出内部状态和外部状态,这使得程序的逻辑复杂哈
- 为了使对象可以共享,享元模式需要将享元对象的部分状态外部化,而读取外部状态使运行时变长
使用环境
- 一个系统有大量相同或者相似的对象,造成内存的大量消耗
- 对象的大部分状态都可以外部化,可以将这些外部状态传入对象中
- 在适用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池,而这需要耗费一定的系统资源,因此应当需要多次重复使用享元对象时才使用享元模式
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