Java描述设计模式(18)：享元模式

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一、使用场景

应用代码

public class c01_inscene {
    public static void main(string[] args) {
        string c0 = "cicada" ;
        string c1 = "cicada" ;
        system.out.println(c0 == c1); // true
    }
}

string类型就是使用享元模式。string对象是final类型，对象一旦创建就不可改变。在java中字符串常量都是存在常量池中的，java会确保一个字符串常量在常量池中只有一个拷贝，其中c0和c1就是一个字符串常量。结果为：true，说明c0和c1两个引用都指向了常量池中的同一个字符串常量"cicada"。这样的设计避免了在创建n多相同对象时所产生的不必要的大量的资源消耗。

二、享元模式

1、基础简介

享元模式是对象的结构模式。享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中有需要的则直接拿来用，避免重新创建。

2、模式图解

3、核心角色

• 抽象享元角色

给出一个抽象接口，以规定具体享元角色要实现的方法。

• 具体享元角色

实现抽象享元角色所规定出的接口。如果有内部状态的话，必须为内部状态提供存储能力。

• 享元工厂角色

负责创建和管理享元角色。必须保证享元对象可以被系统选择性共享。当一个客户端对象调用一个享元对象的时候，享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象。如果已经存在，直接返回该对象；如果系统中没有该享元对象，享元工厂角色就应当创建该享元对象。

4、内部外部状态

• 内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变。
• 外部状态指对象得以依赖的一个标记，可以随环境改变而改变的、不可共享的状态。

5、源码实现

public class c02_flyweight {
    public static void main(string[] args) {
        flyweightfactory factory = new flyweightfactory();
        flyweight fly = factory.factorymethod('c');
        fly.printstate("one");
        fly = factory.factorymethod('d');
        fly.printstate("two");
        fly = factory.factorymethod('c');
        fly.printstate("san");
        // 调用了三次工厂方法，只创建了两个对象
        factory.poolinfo();
    }
}
/**
 * 抽象享元角色类
 */
interface flyweight {
    void printstate (string state);
}
/**
 * 具体享元角色类
 */
class concreteflyweight implements flyweight {
    private character innerstate = null;
    public concreteflyweight (character state){
        this.innerstate = state;
    }
    @override
    public void printstate(string state) {
        system.out.println("内部状态：" + this.innerstate);
        system.out.println("外部状态：" + state);
    }
}
/**
 * 享元工厂角色类
 */
class flyweightfactory {
    // 模拟数据池
    private map<character,flyweight> pool = new hashmap<>();
    public flyweight factorymethod (character state){
        //先从缓存中查找对象
        flyweight fly = pool.get(state);
        if(fly == null){
            fly = new concreteflyweight(state);
            pool.put(state, fly);
        }
        return fly;
    }
    public void poolinfo (){
        system.out.println("数据池："+pool);
    }
}

三、jdk应用场景

• 测试代码块

public class c03_integer {
    public static void main(string[] args) {
        integer c1 = integer.valueof(127),c2 = integer.valueof(127) ;
        integer c3 = new integer(127),c4 = new integer(127) ;
        boolean flag1 = c1==c2 ,flag2 = c2==c3,flag3 = c3==c4 ;
        // true;false;false
        system.out.println(flag1+";"+flag2+";"+flag3);
        integer c5 = integer.valueof(222),c6=integer.valueof(222) ;
        // false
        system.out.println(c5==c6);
    }
}

• 源码分析

public static integer valueof(int i) {
    if (i >= integercache.low && i <= integercache.high)
        return integercache.cache[i + (-integercache.low)];
    return new integer(i);
}

这里valueof方法的意思就是，如果传入的数据在 (-128) 到 (127) 之间，则从缓存中直接返回，否则创建一个新的integer对象。

四、模式总结

享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。不需一直创建新对象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率。经典的应用场景就是池技术，string常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用，享元模式是池技术的重要实现方式。享元模式使得系统更加复杂。为了使对象可以共享，需要时刻管理对象的状态变化，这使得程序的逻辑变得复杂。

五、源代码地址

github·地址
https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
gitee·地址
https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent