08. 23种经典设计模式-22-享元模式

1. 享元模式

Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently. (使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象)

1.1 享元模式核心思想

• 利用jvm缓存，解决应用中大量重复对象的内存浪费问题
• 享元标准模式并不是太好设计，享元思想很好实现

1.2 享元模式类图

• Flyweight: 抽象享元角色, 负责定义内部状态和外部状态
  • 内部状态: 不会因环境和场景而变化的状态
  • 外部状态: 会根据环境和场景变化的状态
• ConcreteFlyweight: 具体享元角色, 可共享的对象
• unSharedConcreteFlyweight: 不可共享的享元角色, 非必须. 享元模式不要求对象必须支持共享
• FlyweightFactory: 享元工厂, 实现缓存逻辑
  [外链图片转存失败(img-Lk0mMbQJ-1566894907377)(https://raw.githubusercontent.com/zongf0504/blog-images/master/images/design-parttern/ldp-flyweight-01.png)]

1.3 享元模式优缺点

• 优点: 节省jvm 内存
• 缺点: 内部状态外部状态不容易区分，比较难以按照标准模式进行设计

1.4 享元模式适用场景

• 系统中存在大量的相似对象
• 对象缓存池的设计
• 广泛用于池技术，如数据库连接池, 字符串常量池等

2. 享元模式用例

对于享元模式, 笔者查阅了很多资料, 也没有发现很好的应用案例. 笔者认为, 了解享元模式核心思想是为了解决大量重复对象对jvm内存的浪费即可.

我们来举一个围棋的例子，一个棋盘上每个坐标上都有黑子或白子，区别在于坐标. 如果程序中为每个位置都创建一个棋子对象，那么显然时内存浪费.

2.1 类图

• 只实现共享角色, 不实现非共享角色.
• 内部状态: 颜色
• 外部状态: 棋盘, 坐标

[外链图片转存失败(img-qF78VNlD-1566894907378)(https://raw.githubusercontent.com/zongf0504/blog-images/master/images/design-parttern/ldp-flyweight-02.png)]

2.2 抽象享元角色-

public abstract class AbsGoPiece {

    // 抽象落子方法, 传入落子坐标: 哪个棋盘的哪行哪列
    public abstract void put(GoPiece[][] goBoard, int x, int y);
}

2.3 具体享元角色-GoPiece

public class GoPiece extends AbsGoPiece {

    private String color;

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

    public String getColor() {
        return color;
    }

    @Override
    public void put(GoPiece[][] goBoard, int x, int y) {
        goBoard[x][y] = this;
    }
}

2.4 享元工厂类

享元模式解决的是节省jvm内存，因此缓存要使用Map对象.

public class GoPieceFactory {

    private static HashMap<String, GoPiece> cacheMap = new HashMap<>();

    public static GoPiece getGoPiece(String color) {

        if (cacheMap.containsKey(color)) {
            return cacheMap.get(color);
        }else {
            GoPiece goPieceFW = new GoPiece(color);
            cacheMap.put(color, goPieceFW);
            return goPieceFW;
        }
    }
}

2.5 测试

public class TestFlyweight {

    @Test
    public void test(){

        // 创建棋盘对象
        GoPiece[][] goBoard = new GoPiece[3][3];

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            GoPiece blackPiece = GoPieceFactory.getGoPiece("黑色");
            blackPiece.put(goBoard, 0,i);
        }

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            GoPiece whitePiece = GoPieceFactory.getGoPiece("白色");
            whitePiece.put(goBoard, 1, i);
        }

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            GoPiece blackPiece = GoPieceFactory.getGoPiece("黑色");
            blackPiece.put(goBoard, 2,i);
        }

        printGoBoard(goBoard);
    }

    private void printGoBoard(GoPiece[][] goBoard) {
        for (int i = 0; i < goBoard.length; i++) {
            for (int j = 0; j < goBoard[i].length; j++) {
                GoPiece goPieceFWS = goBoard[i][j];
                if (goPieceFWS != null) {
                    System.out.print(goPieceFWS.getColor() + "@" + goPieceFWS.hashCode() + " ,");
                }else {
                    System.out.print("              ,");
                }
            }
            System.out.println();
        }

    }

}

2.6 测试输出

从测试结果中发现, 对象只有两个

黑色@233530418 ,黑色@233530418 ,黑色@233530418 ,
白色@683287027 ,白色@683287027 ,白色@683287027 ,
黑色@233530418 ,黑色@233530418 ,黑色@233530418 ,