设计模式笔记十二:享元模式 | 更新版
2017-03-01 22:47
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原文:http://www.runoob.com/design-pattern/
少许个人理解,如有错误请指出。欢迎一起讨论。
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。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。
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。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。
意图:
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
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。
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。
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。
关键代码:
用 HashMap 存储这些对象。
类比现实:
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。(这就是String常量池的原理)关于string 常量池的理解,有篇文章说的很到位,推荐一读:http://blog.csdn.net/huangbiao86/article/details/6384269
2、数据库的数据池。
优点:
大大减少对象的创建,降低系统的内存,使效率提高。
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。(内部状态:存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变的状态,内部状态可以共享。外部状态:会随环境变化的状态, 外部状态不可共享。举例:个人认为下面的例子中shape的x y 半径 颜色四个状态中,x y 半径是内部状态,颜色是外部状态。不知大家以为如何? 享元模式应该就是根据外部状态来判断是否需要创建新的对象的?)
使用场景:
1、系统有大量相似对象。
2、需要缓冲池的场景。
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。
代码实现:
我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类 Circle。下一步是定义工厂类 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。
FlyWeightPatternDemo,我们的演示类使用 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。
享元模式的 UML 图
步骤 1
创建一个接口。
Shape.java
步骤 2
创建实现接口的实体类。
Circle.java
步骤 3
创建一个工厂,生成基于给定信息的实体类的对象。//根据颜色决定是否创建新的对象
ShapeFactory.java
步骤 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
步骤 5
验证输出。
单例模式也是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,但是单例模式只能有一个实例,而享元模式可以有多个实例。而且享元模式的原则是:先看下缓存有没有要创建的对象,有的话不创建,没有才创建。
170313更新
组成
关键是product的特别属性,比如上述例子中的Circle的color就是特性,list中存放的Circle由color决定
- product接口:描述了product核心功能接口
- factory:1存放了product实例的list 2getProduct方法,参数为特性
- product实现类:1把特性作为private属性 2以特性为参数的构造方法 3不允许公开setXXX方法,来修改product的特性。
核心思想:
存放在factory中的product list,根据特性来判断是否需要重新创建对象,避免频繁创建相同对象。
少许个人理解,如有错误请指出。欢迎一起讨论。
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。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。
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。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。
意图:
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
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。
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。
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。
关键代码:
用 HashMap 存储这些对象。
类比现实:
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。(这就是String常量池的原理)关于string 常量池的理解,有篇文章说的很到位,推荐一读:http://blog.csdn.net/huangbiao86/article/details/6384269
2、数据库的数据池。
优点:
大大减少对象的创建,降低系统的内存,使效率提高。
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。(内部状态:存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变的状态,内部状态可以共享。外部状态:会随环境变化的状态, 外部状态不可共享。举例:个人认为下面的例子中shape的x y 半径 颜色四个状态中,x y 半径是内部状态,颜色是外部状态。不知大家以为如何? 享元模式应该就是根据外部状态来判断是否需要创建新的对象的?)
使用场景:
1、系统有大量相似对象。
2、需要缓冲池的场景。
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。
代码实现:
我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类 Circle。下一步是定义工厂类 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。
FlyWeightPatternDemo,我们的演示类使用 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。
享元模式的 UML 图
步骤 1
创建一个接口。
Shape.java
public interface Shape { void draw(); }
步骤 2
创建实现接口的实体类。
Circle.java
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); } }
步骤 3
创建一个工厂,生成基于给定信息的实体类的对象。//根据颜色决定是否创建新的对象
ShapeFactory.java
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; } }
步骤 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
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); } }
步骤 5
验证输出。
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
单例模式也是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,但是单例模式只能有一个实例,而享元模式可以有多个实例。而且享元模式的原则是:先看下缓存有没有要创建的对象,有的话不创建,没有才创建。
170313更新
组成
关键是product的特别属性,比如上述例子中的Circle的color就是特性,list中存放的Circle由color决定
- product接口:描述了product核心功能接口
- factory:1存放了product实例的list 2getProduct方法,参数为特性
- product实现类:1把特性作为private属性 2以特性为参数的构造方法 3不允许公开setXXX方法,来修改product的特性。
核心思想:
存放在factory中的product list,根据特性来判断是否需要重新创建对象,避免频繁创建相同对象。
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