详解Java设计模式编程中的Flyweight享元模式的开发结构

时间:2021-09-16 08:40:09

享元(Flyweight)模式:通过共享技术以便有效的支持大量细粒度的对象。
享元模式在阎宏的《java与模式》中分为单纯享元模式和复合享元模式,复合模式的复合享元是不可以共享的,享元对象能做到共享的关键是区分内蕴态(Internal State)和外蕴态( External State)。这两个“蕴态”翻译的太难懂,我不是说翻译的不好,可能是我理解能力差,还是《Design Pattern Elements of Reusable Object-Oriented Software》的翻译版《设计模式可复用面向对象软件的基础》一书总翻译为内部对象和外部对象,相对直白,对概念性的东西文学气味太强了就觉得很别扭。这里的角色也采用《设计模式可复用面向对象软件的基础》的说法,不区分单纯模式和复合模式,而是有一个UnSharedConcreteFlyweight(在《java与模式》里称复合享元,指明复合享元不能共享),我们这里称它不可以共享享元角色,这样享元模式的角色有:

  • 抽象享元(Flyweight)角色:是给实现享元提供的接口。
  • 具体享元(ConcreteFlyweight)角色:实现抽象角色,此对象必须是共享的,所含的状态必须是内部状态。
  • 不共享享元(UnSharedConcreteFlyweight)角色:此对象不可共享,不是所有实现抽象享元接口的的对象都要共享,此对象通常将ConcreteFlyweight作为组成元素。
  • 享元工厂(FlyweightFactory)角色:负责创建和管理享元角色,确保合理共享。
  • 客户端(Client)角色:维持一个Flyweight对象的引用,计算或存储一个(多个)外部存储状态。

享元模式的类的机构图如下:

详解Java设计模式编程中的Flyweight享元模式的开发结构

享元模式在java.lang.String设计上的使用,我们知道java中字符串始终保持共享一份,如下面代码片段:

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String m = "a";
String n = "a";
System.out.println(m==n);

这样会输出true,说明m和n指向了同一个实例,内存中也只有一个"a"。这就是享元模式在String上的使用。
 
享元模式在文字编辑存贮过程中的使用,这里假定文章由行对象组成,行对象由若干个字符对象组成,但是如果每个字符都保存自己的对象,那么一篇文章成千上万个字符对象,这样严重消耗系统内存,造成不可接受的运行时开销,好的方法是利用享元模式,只保存ASCII字符编码值,作为内部不变的状态,对当个字符对象进行共享,而相对字符颜色、大小这样的格式化数据作为外部状态,由客户端维护,运行时由外部传入即可。每个行作为不可共享享元对象,它是由享元对象(字符对象)组合而成的。

详解Java设计模式编程中的Flyweight享元模式的开发结构

 

我们来看个简单地享元模式的结构的例子:

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/**
 * 字母
 */
public class Letter {
 
 private String name;
 
 public Letter(String name) {
  this.name = name;
 }
 
 public String getName() {
  return name;
 }
}
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/**
 * 一个产生字母对象的 享元工厂(单例工厂)
 */
public class LetterFactory {
 private Map<String, Letter> map;
 private static LetterFactory instance = new LetterFactory();
  
 private LetterFactory() {
  map = new HashMap<String, Letter>();
 }
  
 public static LetterFactory getInstance() {
  return instance;
 }
  
 public void add(Letter letter) {
  if (letter != null && !map.containsKey(letter.getName())) {
   map.put(letter.getName(), letter);
  }
  System.out.println("map.size====" + map.size());
 }
  
 public Letter get(String name) {
  return map.get(name);
 }
  
}
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public class Test {
 public static void main(String[] args) {
  LetterFactory factory = LetterFactory.getInstance();
  String word = "easiness";
  addLetterByName(factory, word);
   
  getLetter(factory, word);
 }
 //添加字母对象
 static void addLetterByName(LetterFactory factory, String word) {
  for (char c : word.toCharArray()) {
   factory.add(new Letter(c + ""));
  }
 }
 //输出字母对象
 static void getLetter(LetterFactory factory, String word) {
  for (char c : word.toCharArray()) {
   System.out.println(factory.get(c + ""));
  }
 }
}

 

打印:

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flyweight.Letter@22998b08
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