详解Java设计模式编程中的Flyweight享元模式的开发结构
享元(Flyweight)模式:通过共享技术以便有效的支持大量细粒度的对象。
享元模式在阎宏的《java与模式》中分为单纯享元模式和复合享元模式,复合模式的复合享元是不可以共享的,享元对象能做到共享的关键是区分内蕴态(Internal State)和外蕴态( External State)。这两个“蕴态”翻译的太难懂,我不是说翻译的不好,可能是我理解能力差,还是《Design Pattern Elements of Reusable Object-Oriented Software》的翻译版《设计模式可复用面向对象软件的基础》一书总翻译为内部对象和外部对象,相对直白,对概念性的东西文学气味太强了就觉得很别扭。这里的角色也采用《设计模式可复用面向对象软件的基础》的说法,不区分单纯模式和复合模式,而是有一个UnSharedConcreteFlyweight(在《java与模式》里称复合享元,指明复合享元不能共享),我们这里称它不可以共享享元角色,这样享元模式的角色有:
- 抽象享元(Flyweight)角色:是给实现享元提供的接口。
- 具体享元(ConcreteFlyweight)角色:实现抽象角色,此对象必须是共享的,所含的状态必须是内部状态。
- 不共享享元(UnSharedConcreteFlyweight)角色:此对象不可共享,不是所有实现抽象享元接口的的对象都要共享,此对象通常将ConcreteFlyweight作为组成元素。
- 享元工厂(FlyweightFactory)角色:负责创建和管理享元角色,确保合理共享。
- 客户端(Client)角色:维持一个Flyweight对象的引用,计算或存储一个(多个)外部存储状态。
享元模式的类的机构图如下:
享元模式在java.lang.String设计上的使用,我们知道java中字符串始终保持共享一份,如下面代码片段:
String m = "a"; String n = "a"; System.out.println(m==n);
这样会输出true,说明m和n指向了同一个实例,内存中也只有一个"a"。这就是享元模式在String上的使用。
享元模式在文字编辑存贮过程中的使用,这里假定文章由行对象组成,行对象由若干个字符对象组成,但是如果每个字符都保存自己的对象,那么一篇文章成千上万个字符对象,这样严重消耗系统内存,造成不可接受的运行时开销,好的方法是利用享元模式,只保存ASCII字符编码值,作为内部不变的状态,对当个字符对象进行共享,而相对字符颜色、大小这样的格式化数据作为外部状态,由客户端维护,运行时由外部传入即可。每个行作为不可共享享元对象,它是由享元对象(字符对象)组合而成的。
我们来看个简单地享元模式的结构的例子:
/** * 字母 */ public class Letter { private String name; public Letter(String name) { this.name = name; } public String getName() { return name; } }
/** * 一个产生字母对象的 享元工厂(单例工厂) */ public class LetterFactory { private Map<String, Letter> map; private static LetterFactory instance = new LetterFactory(); private LetterFactory() { map = new HashMap<String, Letter>(); } public static LetterFactory getInstance() { return instance; } public void add(Letter letter) { if (letter != null && !map.containsKey(letter.getName())) { map.put(letter.getName(), letter); } System.out.println("map.size====" + map.size()); } public Letter get(String name) { return map.get(name); } }
public class Test { public static void main(String[] args) { LetterFactory factory = LetterFactory.getInstance(); String word = "easiness"; addLetterByName(factory, word); getLetter(factory, word); } //添加字母对象 static void addLetterByName(LetterFactory factory, String word) { for (char c : word.toCharArray()) { factory.add(new Letter(c + "")); } } //输出字母对象 static void getLetter(LetterFactory factory, String word) { for (char c : word.toCharArray()) { System.out.println(factory.get(c + "")); } } }
打印:
map.size====1 map.size====2 map.size====2 map.size====3 map.size====4 map.size====5 map.size====5 flyweight.Letter@3343c8b3 flyweight.Letter@272d7a10 flyweight.Letter@3343c8b3 flyweight.Letter@1aa8c488 flyweight.Letter@3dfeca64 flyweight.Letter@22998b08 flyweight.Letter@1aa8c488
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