Java 设计模式教程

16、享元模式 ( Flyweight Pattern )

享元模式（Flyweight Pattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能

享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象

这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式

摘要

1、意图：

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象

2、 主要解决：

在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建

3、 何时使用：

1、系统中有大量对象；
2、这些对象消耗大量内存；
3、这些对象的状态大部分可以外部化；
4、这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象来代替；
5、系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的；

4、 如何解决：

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

5、 关键代码：

用HashMap 存储这些对象

6、 应用实例：

1、 JAVA中的String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面；
2、数据库的数据池；

7、优点：

大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高

8、缺点：

提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱

9、 使用场景：

1、系统有大量相似对象；
2、需要缓冲池的场景；

10、 注意事项：

1、注意划分外部状态和内部状态，否则可能会引起线程安全问题；
2、这些类必须有一个工厂对象加以控制；

实现

1、定义一个Shape接口和实现了Shape接口的实体类Circle；
2、定义工厂类ShapeFactory；

*ShapeFactory* 有一个 *Circle* 的 *HashMap* ，其中键名为 *Circle* 对象的颜色

无论何时接收到请求，都会创建一个特定颜色的圆

*ShapeFactory* 检查它的 *HashMap* 中的 circle 对象，如果找到 *Circle* 对象，则返回该对象，否则将创建一个存储在 hashmap 中以备后续使用的新对象，并把该对象返回到客户端

3、定义类FlyWeightPatternDemo使用ShapeFactory来获取Shape对象；

它将向 *ShapeFactory* 传递信息（ *red / green / blue/ black / white* ），以便获取它所需对象的颜色

范例

我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式

由于只有 5 种可用的颜色，所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象

1. 定义一个接口

Shape.java

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package com.ddkk.gof;
public interface Shape
{
   void draw();
}

2. 创建实现接口的实体类

Circle.java

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package com.ddkk.gof;
public class Circle implements Shape {
   private String color;
   private int x;
   private int y;
   private int radius;

   public Circle(String color){
      this.color = color;       
   }

   public void setX(int x) {
      this.x = x;
   }

   public void setY(int y) {
      this.y = y;
   }

   public void setRadius(int radius) {
      this.radius = radius;
   }

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color 
         +", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius);
   }
}

3. 创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象

ShapeFactory.java

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package com.ddkk.gof;
import java.util.HashMap;

public class ShapeFactory {
   private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap();

   public static Shape getCircle(String color) {
      Circle circle = (Circle)circleMap.get(color);

      if(circle == null) {
         circle = new Circle(color);
         circleMap.put(color, circle);
         System.out.println("Creating circle of color : " + color);
      }
      return circle;
   }
}

4. 使用该工厂，通过传递颜色信息来获取实体类的对象

FlyweightPatternDemo.java

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package com.ddkk.gof;
public class FlyweightPatternDemo {
   private static final String colors[] = 
      { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
   public static void main(String[] args) {

      for(int i=0; i < 20; ++i) {
         Circle circle = 
            (Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
         circle.setX(getRandomX());
         circle.setY(getRandomY());
         circle.setRadius(100);
         circle.draw();
      }
   }
   private static String getRandomColor() {
      return colors[(int)(Math.random()*colors.length)];
   }
   private static int getRandomX() {
      return (int)(Math.random()*100 );
   }
   private static int getRandomY() {
      return (int)(Math.random()*100);
   }
}

编译运行以上 Java 范例，输出结果如下

$ javac -d . src/main/com.ddkk/gof/FlyweightPatternDemo.java
$ java  com.ddkk.gof.FlyweightPatternDemo
Creating circle of color : Black
Circle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100
Creating circle of color : Green
Circle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100
Creating circle of color : White
Circle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100
Creating circle of color : Red
Circle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100
Creating circle of color : Blue
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 13, y :4, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 21, y :21, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 55, y :86, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 90, y :70, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 78, y :3, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y :89, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 3, y :91, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 62, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 97, y :61, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 86, y :12, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 38, y :93, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 76, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 95, y :82, radius :100