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Java享元模式(FlyWeight)

享元模式

  内存属于稀缺资源,不要随便浪费。如果有很多个完全相同或相似的
对象,我们可以通过享元模式,节省内存.

核心:

  1. 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。
  2. 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,不会随环境变化而改变
    外部状态:不可以共享,会随环境变化而改变

案例

围棋软件设计
每个围棋棋子都是一个对象,
有如下属性:


Java享元模式(FlyWeight)_设计模式

Java享元模式(FlyWeight)_工厂类_02

享元模式实现:

  1. FlyweightFactory享元工厂类
    • 创建并管理享元对象,享元池一般设计成键值对
  2. 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。
  3. ConcreteFlyWeight具体享元类
    • 为内部状态提供成员变量进行存储
  4. 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

享元模式实现的UML图

Java享元模式(FlyWeight)_设计模式_03

实现代码

享元类

/**
* 享元类
* @author 波波烤鸭
* @email dengpbs@163.com
*
*/
public interface ChessFlyWeight {
void setColor(String c);
String getColor();
void display(Coordinate c);
}

/**
* 棋子 具体实现类
* @author 波波烤鸭
* @email dengpbs@163.com
*
*/
class ConcreteChess implements ChessFlyWeight {

private String color;

public ConcreteChess(String color) {
super();
this.color = color;
}

@Override
public void display(Coordinate c) {
System.out.println("棋子颜色:"+color);
System.out.println("棋子位置:"+c.getX()+"----"+c.getY());
}

@Override
public String getColor() {
return color;
}

@Override
public void setColor(String c) {
this.color = c;
}
}

外部状态

/**
* 外部状态UnSharedConcreteFlyWeight
* @author 波波烤鸭
* @email dengpbs@163.com
*
*/
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;
}
}

享元工厂类

/**
*享元工厂类
* 创建棋子
* @author 波波烤鸭
* @email dengpbs@163.com
*
*/
public class ChessFlyWeightFactory {
//享元池 根据颜色保存不同的棋子对象
private static Map<String,ChessFlyWeight> map = new HashMap<String, ChessFlyWeight>();

public static ChessFlyWeight getChess(String color){
// 如果已经存在该颜色的棋子返回
if(map.get(color)!=null){
return map.get(color);
}else{
// 如果享元池中没有该颜色的棋子就创建一个新的返回 并存储在享元池中
ChessFlyWeight cfw = new ConcreteChess(color);
map.put(color, cfw);
return cfw;
}
}
}

测试类

public class Client {
public static void main(String[] args) {
ChessFlyWeight chess1 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
ChessFlyWeight chess2 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
ChessFlyWeight chess3 = ChessFlyWeightFactory.getChess("白色");
System.out.println(chess1);
System.out.println(chess2);
System.out.println(chess3);
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:

com.bjsxt.flyweight.ConcreteChess@15db9742
com.bjsxt.flyweight.ConcreteChess@15db9742
com.bjsxt.flyweight.ConcreteChess@6d06d69c
增加外部状态的处理===========
棋子颜色:黑色
棋子位置:10----10
棋子颜色:黑色
棋子位置:20----20

享元模式开发中应用的场景:

  享元模式由于其共享的特性,可以在任何“池”中操作,比如:线程池、数据库连接池。 String类的设计也是享元模式

优点

  1. 极大减少内存中对象的数量
  2. 相同或相似对象内存中只存一份,极大的节约资源,提高系统性能
  3. 外部状态相对独立,不影响内部状态

缺点

  1. 模式较复杂,使程序逻辑复杂化
  2. 为了节省内存,共享了内部状态,分离出外部状态,而读取外部状态
    使运行时间变长。用时间换取了空间。


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