北风设计模式课程---享元模式
北風(fēng)設(shè)計(jì)模式課程---享元模式
一、總結(jié)
一句話(huà)總結(jié):
不僅要通過(guò)視頻學(xué),還要看別的博客里面的介紹,搜講解,搜作用,搜實(shí)例
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1、享元模式的本質(zhì)是什么?
池技術(shù):各種緩存池都是享元模式的體現(xiàn)
說(shuō)到享元模式,第一個(gè)想到的應(yīng)該就是池技術(shù)了,String常量池、數(shù)據(jù)庫(kù)連接池、緩沖池等等都是享元模式的應(yīng)用,所以說(shuō)享元模式是池技術(shù)的重要實(shí)現(xiàn)方式。
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2、享元模式 白話(huà)原理?
比如我們每次創(chuàng)建字符串對(duì)象時(shí),都需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的字符串對(duì)象的話(huà),內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)會(huì)很大,所以如果第一次創(chuàng)建了字符串對(duì)象“adam“,下次再創(chuàng)建相同的字符串”adam“時(shí),只是把它的引用指向”adam“,這樣就實(shí)現(xiàn)了”adam“字符串再內(nèi)存中的共享。
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3、享元模式實(shí)例?
舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子,網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)下棋的時(shí)候,一臺(tái)服務(wù)器連接了多個(gè)客戶(hù)端(玩家),如果我們每個(gè)棋子都要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象,那一盤(pán)棋可能就有上百個(gè)對(duì)象產(chǎn)生,玩家多點(diǎn)的話(huà),因?yàn)閮?nèi)存空間有限,一臺(tái)服務(wù)器就難以支持了,所以這里要使用享元模式,將棋子對(duì)象減少到幾個(gè)實(shí)例。下面給出享元模式的定義。
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4、享元模式的內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài) 指什么?
內(nèi)部狀態(tài)指對(duì)象共享出來(lái)的信息,存儲(chǔ)在享元對(duì)象內(nèi)部并且不會(huì)隨環(huán)境的改變而改變;
外部狀態(tài)指對(duì)象得以依賴(lài)的一個(gè)標(biāo)記,是隨環(huán)境改變而改變的、不可共享的狀態(tài)。
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5、享元模式的內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài) 實(shí)例?
棋子顏色就是棋子的內(nèi)部狀態(tài)
方位坐標(biāo)就是棋子的外部狀態(tài)
我們舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子,棋牌類(lèi)游戲大家都有玩過(guò)吧,比如說(shuō)說(shuō)圍棋和跳棋,它們都有大量的棋子對(duì)象,圍棋和五子棋只有黑白兩色,跳棋顏色略多一點(diǎn),但也是不太變化的,所以棋子顏色就是棋子的內(nèi)部狀態(tài);而各個(gè)棋子之間的差別就是位置的不同,我們落子嘛,落子顏色是定的,但位置是變化的,所以方位坐標(biāo)就是棋子的外部狀態(tài)。
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6、為什么這里要用享元模式呢?
可以想象一下,上面提到的棋類(lèi)游戲的例子,比如圍棋,理論上有361個(gè)空位可以放棋子,常規(guī)情況下每盤(pán)棋都有可能有兩三百個(gè)棋子對(duì)象產(chǎn)生,因?yàn)閮?nèi)存空間有限,一臺(tái)服務(wù)器很難支持更多的玩家玩圍棋游戲,如果用享元模式來(lái)處理棋子,那么棋子對(duì)象就可以減少到只有兩個(gè)實(shí)例,這樣就很好的解決了對(duì)象的開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題。
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7、享元模式 池子中的對(duì)象如何標(biāo)識(shí)?
用唯一標(biāo)識(shí)碼判斷:如果在內(nèi)存中有,則返回這個(gè)唯一標(biāo)識(shí)碼所標(biāo)識(shí)的對(duì)象,用HashMap/HashTable存儲(chǔ)
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8、何時(shí)使用 享元模式?
1、系統(tǒng)中有大量對(duì)象時(shí)
2、這些對(duì)象消耗大量?jī)?nèi)存時(shí)
3、這些對(duì)象的狀態(tài)大部分可以外部化時(shí)
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9、享元模式 應(yīng)用實(shí)例?
String常量池
數(shù)據(jù)庫(kù)連接池
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10、享元模式 優(yōu)缺點(diǎn)?
大大減少了對(duì)象的創(chuàng)建,降低了程序內(nèi)存的占用,提高效率:優(yōu)點(diǎn)
提高了系統(tǒng)的復(fù)雜度。需要分離出內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài),而外部狀態(tài)具有固化特性,不應(yīng)該隨著內(nèi)部狀態(tài)的改變而改變:缺點(diǎn)
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二、簡(jiǎn)說(shuō)設(shè)計(jì)模式——享元模式
轉(zhuǎn)自或參考:簡(jiǎn)說(shuō)設(shè)計(jì)模式——享元模式
https://www.cnblogs.com/adamjwh/p/9070107.html
一、什么是享元模式
說(shuō)到享元模式,第一個(gè)想到的應(yīng)該就是池技術(shù)了,String常量池、數(shù)據(jù)庫(kù)連接池、緩沖池等等都是享元模式的應(yīng)用,所以說(shuō)享元模式是池技術(shù)的重要實(shí)現(xiàn)方式。
比如我們每次創(chuàng)建字符串對(duì)象時(shí),都需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)新的字符串對(duì)象的話(huà),內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)會(huì)很大,所以如果第一次創(chuàng)建了字符串對(duì)象“adam“,下次再創(chuàng)建相同的字符串”adam“時(shí),只是把它的引用指向”adam“,這樣就實(shí)現(xiàn)了”adam“字符串再內(nèi)存中的共享。
舉個(gè)最簡(jiǎn)單的例子,網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)下棋的時(shí)候,一臺(tái)服務(wù)器連接了多個(gè)客戶(hù)端(玩家),如果我們每個(gè)棋子都要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象,那一盤(pán)棋可能就有上百個(gè)對(duì)象產(chǎn)生,玩家多點(diǎn)的話(huà),因?yàn)閮?nèi)存空間有限,一臺(tái)服務(wù)器就難以支持了,所以這里要使用享元模式,將棋子對(duì)象減少到幾個(gè)實(shí)例。下面給出享元模式的定義。
享元模式(Flyweight),運(yùn)用共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度的對(duì)象。UML結(jié)構(gòu)圖如下:
? 其中,Flyweight是抽象享元角色。它是產(chǎn)品的抽象類(lèi),同時(shí)定義出對(duì)象的外部狀態(tài)和內(nèi)部狀態(tài)(外部狀態(tài)及內(nèi)部狀態(tài)相關(guān)內(nèi)容見(jiàn)后方)的接口或?qū)崿F(xiàn);ConcreteFlyweight是具體享元角色,是具體的產(chǎn)品類(lèi),實(shí)現(xiàn)抽象角色定義的業(yè)務(wù);UnsharedConcreteFlyweight是不可共享的享元角色,一般不會(huì)出現(xiàn)在享元工廠中;FlyweightFactory是享元工廠,它用于構(gòu)造一個(gè)池容器,同時(shí)提供從池中獲得對(duì)象的方法。
1. Flyweight抽象類(lèi)
所有具體享元類(lèi)的超類(lèi)或接口,通過(guò)這個(gè)接口,Flyweight可以接受并作用于外部狀態(tài)。
1 public abstract class Flyweight { 2 3 //內(nèi)部狀態(tài) 4 public String intrinsic; 5 //外部狀態(tài) 6 protected final String extrinsic; 7 8 //要求享元角色必須接受外部狀態(tài) 9 public Flyweight(String extrinsic) { 10 this.extrinsic = extrinsic; 11 } 12 13 //定義業(yè)務(wù)操作 14 public abstract void operate(int extrinsic); 15 16 public String getIntrinsic() { 17 return intrinsic; 18 } 19 20 public void setIntrinsic(String intrinsic) { 21 this.intrinsic = intrinsic; 22 } 23 24 }2.?ConcreteFlyweight類(lèi)
繼承Flyweight超類(lèi)或?qū)崿F(xiàn)Flyweight接口,并為其內(nèi)部狀態(tài)增加存儲(chǔ)空間。
1 public class ConcreteFlyweight extends Flyweight { 2 3 //接受外部狀態(tài) 4 public ConcreteFlyweight(String extrinsic) { 5 super(extrinsic); 6 } 7 8 //根據(jù)外部狀態(tài)進(jìn)行邏輯處理 9 @Override 10 public void operate(int extrinsic) { 11 System.out.println("具體Flyweight:" + extrinsic); 12 } 13 14 }3. UnsharedConcreteFlyweight類(lèi)
指那些不需要共享的Flyweight子類(lèi)。
1 public class UnsharedConcreteFlyweight extends Flyweight { 2 3 public UnsharedConcreteFlyweight(String extrinsic) { 4 super(extrinsic); 5 } 6 7 @Override 8 public void operate(int extrinsic) { 9 System.out.println("不共享的具體Flyweight:" + extrinsic); 10 } 11 12 }4. FlyweightFactory類(lèi)
一個(gè)享元工廠,用來(lái)創(chuàng)建并管理Flyweight對(duì)象,主要是用來(lái)確保合理地共享Flyweight,當(dāng)用戶(hù)請(qǐng)求一個(gè)Flyweight時(shí),FlyweightFactory對(duì)象提供一個(gè)已創(chuàng)建的實(shí)例或創(chuàng)建一個(gè)實(shí)例。
1 public class FlyweightFactory { 2 3 //定義一個(gè)池容器 4 private static HashMap<String, Flyweight> pool = new HashMap<>(); 5 6 //享元工廠 7 public static Flyweight getFlyweight(String extrinsic) { 8 Flyweight flyweight = null; 9 10 if(pool.containsKey(extrinsic)) { //池中有該對(duì)象 11 flyweight = pool.get(extrinsic); 12 System.out.print("已有 " + extrinsic + " 直接從池中取---->"); 13 } else { 14 //根據(jù)外部狀態(tài)創(chuàng)建享元對(duì)象 15 flyweight = new ConcreteFlyweight(extrinsic); 16 //放入池中 17 pool.put(extrinsic, flyweight); 18 System.out.print("創(chuàng)建 " + extrinsic + " 并從池中取出---->"); 19 } 20 21 return flyweight; 22 } 23 }5. Client客戶(hù)端
1 public class Client { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 int extrinsic = 22; 5 6 Flyweight flyweightX = FlyweightFactory.getFlyweight("X"); 7 flyweightX.operate(++ extrinsic); 8 9 Flyweight flyweightY = FlyweightFactory.getFlyweight("Y"); 10 flyweightY.operate(++ extrinsic); 11 12 Flyweight flyweightZ = FlyweightFactory.getFlyweight("Z"); 13 flyweightZ.operate(++ extrinsic); 14 15 Flyweight flyweightReX = FlyweightFactory.getFlyweight("X"); 16 flyweightReX.operate(++ extrinsic); 17 18 Flyweight unsharedFlyweight = new UnsharedConcreteFlyweight("X"); 19 unsharedFlyweight.operate(++ extrinsic); 20 } 21 22 }運(yùn)行結(jié)果如下:
從這個(gè)結(jié)果我們可以看出來(lái),第一次創(chuàng)建X、Y、Z時(shí),都是先創(chuàng)建再?gòu)某刂腥〕?#xff0c;而第二次創(chuàng)建X時(shí),因?yàn)槌刂幸呀?jīng)存在了,所以直接從池中取出,這就是享元模式。
二、內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài)
上面享元模式的定義為我們提出了兩個(gè)要求:細(xì)粒度和共享對(duì)象。我們知道分配太多的對(duì)象到應(yīng)用程序中將有損程序的性能,同時(shí)還容易造成內(nèi)存溢出,要避免這種情況,用到的就是共享技術(shù),這里就需要提到內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài)了。
因?yàn)橐蠹?xì)粒度對(duì)象,所以不可避免地會(huì)使對(duì)象數(shù)量多且性質(zhì)相近,此時(shí)我們就將這些對(duì)象的信息分為兩個(gè)部分:內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài)。
內(nèi)部狀態(tài)指對(duì)象共享出來(lái)的信息,存儲(chǔ)在享元對(duì)象內(nèi)部并且不會(huì)隨環(huán)境的改變而改變;外部狀態(tài)指對(duì)象得以依賴(lài)的一個(gè)標(biāo)記,是隨環(huán)境改變而改變的、不可共享的狀態(tài)。
我們舉一個(gè)最簡(jiǎn)單的例子,棋牌類(lèi)游戲大家都有玩過(guò)吧,比如說(shuō)說(shuō)圍棋和跳棋,它們都有大量的棋子對(duì)象,圍棋和五子棋只有黑白兩色,跳棋顏色略多一點(diǎn),但也是不太變化的,所以棋子顏色就是棋子的內(nèi)部狀態(tài);而各個(gè)棋子之間的差別就是位置的不同,我們落子嘛,落子顏色是定的,但位置是變化的,所以方位坐標(biāo)就是棋子的外部狀態(tài)。
那么為什么這里要用享元模式呢?可以想象一下,上面提到的棋類(lèi)游戲的例子,比如圍棋,理論上有361個(gè)空位可以放棋子,常規(guī)情況下每盤(pán)棋都有可能有兩三百個(gè)棋子對(duì)象產(chǎn)生,因?yàn)閮?nèi)存空間有限,一臺(tái)服務(wù)器很難支持更多的玩家玩圍棋游戲,如果用享元模式來(lái)處理棋子,那么棋子對(duì)象就可以減少到只有兩個(gè)實(shí)例,這樣就很好的解決了對(duì)象的開(kāi)銷(xiāo)問(wèn)題。
三、享元模式的應(yīng)用
1. 何時(shí)使用
- 系統(tǒng)中有大量對(duì)象時(shí)
- 這些對(duì)象消耗大量?jī)?nèi)存時(shí)
- 這些對(duì)象的狀態(tài)大部分可以外部化時(shí)
2. 方法
- 用唯一標(biāo)識(shí)碼判斷,如果在內(nèi)存中有,則返回這個(gè)唯一標(biāo)識(shí)碼所標(biāo)識(shí)的對(duì)象,用HashMap/HashTable存儲(chǔ)
3. 優(yōu)點(diǎn)
- 大大減少了對(duì)象的創(chuàng)建,降低了程序內(nèi)存的占用,提高效率
4. 缺點(diǎn)
- 提高了系統(tǒng)的復(fù)雜度。需要分離出內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài),而外部狀態(tài)具有固化特性,不應(yīng)該隨著內(nèi)部狀態(tài)的改變而改變
? 5. 使用場(chǎng)景
- 系統(tǒng)中存在大量相似對(duì)象
- 需要緩沖池的場(chǎng)景
? 6. 應(yīng)用實(shí)例
- String常量池
- 數(shù)據(jù)庫(kù)連接池
? 7. 注意事項(xiàng)
- 注意劃分內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài),否則可能會(huì)引起線程安全問(wèn)題
- 這些類(lèi)必須有一個(gè)工廠類(lèi)加以控制
?四、享元模式的實(shí)現(xiàn)
應(yīng)用實(shí)例的話(huà),其實(shí)上面的模板就已經(jīng)是一個(gè)很好的例子了,類(lèi)似于String常量池,沒(méi)有的對(duì)象創(chuàng)建后存在池中,若池中存在該對(duì)象則直接從池中取出。
為了更好的理解享元模式,這里再舉一個(gè)實(shí)例,比如接了我一個(gè)小型的外包項(xiàng)目,是做一個(gè)產(chǎn)品展示網(wǎng)站,后來(lái)他的朋友們也希望做這樣的網(wǎng)站,但要求都有些不同,我們當(dāng)然不能直接復(fù)制粘貼再來(lái)一份,有任希望是新聞發(fā)布形式的,有人希望是博客形式的等等,而且因?yàn)榻?jīng)費(fèi)原因不能每個(gè)網(wǎng)站租用一個(gè)空間。
其實(shí)這里他們需要的網(wǎng)站結(jié)構(gòu)相似度很高,而且都不是高訪問(wèn)量網(wǎng)站,如果分成多個(gè)虛擬空間來(lái)處理,相當(dāng)于一個(gè)相同網(wǎng)站的實(shí)例對(duì)象很多,這是造成服務(wù)器的大量資源浪費(fèi)。如果整合到一個(gè)網(wǎng)站中,共享其相關(guān)的代碼和數(shù)據(jù),那么對(duì)于硬盤(pán)、內(nèi)存、CPU、數(shù)據(jù)庫(kù)空間等服務(wù)器資源都可以達(dá)成共享,減少服務(wù)器資源;而對(duì)于代碼,由于是一份實(shí)例,維護(hù)和擴(kuò)展都更加容易。
那么此時(shí)就可以用到享元模式了。UML圖如下:
1. 網(wǎng)站抽象類(lèi)
1 public abstract class WebSite { 2 3 public abstract void use(); 4 5 }2. 具體網(wǎng)站類(lèi)
1 public class ConcreteWebSite extends WebSite { 2 3 private String name = ""; 4 5 public ConcreteWebSite(String name) { 6 this.name = name; 7 } 8 9 @Override 10 public void use() { 11 System.out.println("網(wǎng)站分類(lèi):" + name); 12 } 13 14 }? 3. 網(wǎng)絡(luò)工廠類(lèi)
這里使用HashMap來(lái)作為池,通過(guò)put和get方法實(shí)現(xiàn)加入池與從池中取的操作。
1 public class WebSiteFactory { 2 3 private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>(); 4 5 //獲得網(wǎng)站分類(lèi) 6 public WebSite getWebSiteCategory(String key) { 7 if(!pool.containsKey(key)) { 8 pool.put(key, new ConcreteWebSite(key)); 9 } 10 11 return (WebSite)pool.get(key); 12 } 13 14 //獲得網(wǎng)站分類(lèi)總數(shù) 15 public int getWebSiteCount() { 16 return pool.size(); 17 } 18 19 }? 4. Client客戶(hù)端
這里測(cè)試用例給了兩種網(wǎng)站,原先我們需要做三個(gè)產(chǎn)品展示和三個(gè)博客的網(wǎng)站,也即需要六個(gè)網(wǎng)站類(lèi)的實(shí)例,但其實(shí)它們本質(zhì)上都是一樣的代碼,可以利用用戶(hù)ID號(hào)的不同,來(lái)區(qū)分不同的用戶(hù),具體數(shù)據(jù)和模板可以不同,但代碼核心和數(shù)據(jù)庫(kù)卻是共享的。
1 public class Client { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory(); 5 6 WebSite fx = factory.getWebSiteCategory("產(chǎn)品展示"); 7 fx.use(); 8 9 WebSite fy = factory.getWebSiteCategory("產(chǎn)品展示"); 10 fy.use(); 11 12 WebSite fz = factory.getWebSiteCategory("產(chǎn)品展示"); 13 fz.use(); 14 15 WebSite fa = factory.getWebSiteCategory("博客"); 16 fa.use(); 17 18 WebSite fb = factory.getWebSiteCategory("博客"); 19 fb.use(); 20 21 WebSite fc = factory.getWebSiteCategory("博客"); 22 fc.use(); 23 24 System.out.println("網(wǎng)站分類(lèi)總數(shù)為:" + factory.getWebSiteCount()); 25 } 26 27 }? 運(yùn)行結(jié)果如下:
可以看出,雖然我們做了6個(gè)網(wǎng)站,但網(wǎng)站分類(lèi)只有2個(gè)。這樣基本算是實(shí)現(xiàn)了享元模式的共享對(duì)象的目的,但想想上面提到的內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài),這里實(shí)際上沒(méi)有體現(xiàn)對(duì)象間的不同,只體現(xiàn)了它們的共享部分。
5. 用戶(hù)類(lèi)
所以我們?cè)偌右粋€(gè)用戶(hù)類(lèi),作為網(wǎng)站類(lèi)的外部狀態(tài),并在use()方法中傳遞用戶(hù)對(duì)象,UML如下:
下面添加一個(gè)User類(lèi)。
1 public class User { 2 3 private String name; 4 5 public User(String name) { 6 this.name = name; 7 } 8 9 public String getName() { 10 return name; 11 } 12 13 }然后再對(duì)use()方法進(jìn)行修改,添加參數(shù),以抽象類(lèi)為例:?public abstract void use(User user);?
而客戶(hù)端中只需對(duì)每一個(gè)網(wǎng)站添加一個(gè)用戶(hù)即可,如:?fx.use(new User("adam"));?
(具體內(nèi)容可參考源碼,源碼地址見(jiàn)最下方)
運(yùn)行結(jié)果如下:
這樣就可以協(xié)調(diào)內(nèi)部與外部狀態(tài),哪怕接手了上千個(gè)網(wǎng)站的需求,只要要求相同或類(lèi)似,實(shí)際開(kāi)發(fā)代碼也就是分類(lèi)的哪幾種。
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源碼地址:https://gitee.com/adamjiangwh/GoF
轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/Renyi-Fan/p/11029069.html
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的北风设计模式课程---享元模式的全部?jī)?nèi)容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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