Java進階篇設計模式之七 ----- 享元模式和代理模式

前言

在上一篇中我們學習了結構型模式的組合模式和過濾器模式。本篇則來學習下結構型模式最後的兩個模式，享元模式和代理模式。

享元模式

簡介

享元模式主要用于減少建立對象的數量，以減少記憶體占用和提高性能。這種類型的設計模式屬于結構型模式，它提供了減少對象數量進而改善應用所需的對象結構的方式。

用通俗的話來說就是進行共用。生活中也有一些例子，比如之前很火的共享單車，更早之前的圖書館，程式設計中經常用的String類，資料庫連接配接池等等。當然，享元模式主要的目的是複用，如果該對象沒有的話，就會進行建立。

享元模式的角色主要分為三大類，抽象享元類、具體享元類以及享元工廠類。

抽象享元類：所有具體享元類的超類或者接口，通過這個接口，可以接受并作用于外部專題。
具體享元類：實作抽象享元類接口的功能并增加存儲空間。
享元工廠類：用來建立并管理抽象享元類對象，它主要用來確定合理地共享。每當接受到一個請求是，便會提供一個已經建立的抽象享元類對象或者建立一個。享元模式的核心在于享元工廠類，享元工廠類的作用在于提供一個用于存儲享元對象的享元池，使用者需要對象時，首先從享元池中擷取，如果享元池中不存在，則建立一個新的享元對象傳回給使用者，并在享元池中儲存該新增對象。

其它的就不再多說，這裡依舊使用一個簡單的示例來加以說明。

在我們以前讀書的時候，經常會用到筆，其中鉛筆又是最早接觸的，我們最開始使用鉛筆可能不是寫字，而是進行畫畫。這裡我們可以把筆當作一個抽象享元類，鉛筆當作一個具體享元類，然後再建立一個享元工廠類，用于建立和管理，最後再由調用者決定用鉛筆進行幹嘛。

首先，我們建立一個接口。

interface Pen {
   void write();
}

然後再建立一個享元工廠類，指定需要内部需要做的事情。

class Penil implements Pen {
   private String name;
   private String something; 
   private  int i;
   
   public Penil(String name) {
   	this.name = name;
   	i++;
   	System.out.println(name+" 第:"+i+"次建立");
   }
   
   public String getName() {
   	return name;
   }
   
   public void setName(String name) {
   	this.name = name;
   }
   
   public String getSomething() {
   	return something;
   }
   
   public void setSomething(String something) {
   	this.something = something;
   }
   
   @Override
   public void write() {
   	System.out.println(name+" 用于鉛筆  "+something);
   }
}

繼而再建立一個工廠類，用于建立和管理。

class PenFactory {
   private static final Map<String, Penil> map = new HashMap<String, Penil>();

   public static Penil get(String name) {
   	Penil penil = map.get(name);
   	if (penil == null) {
   		penil = new Penil(name);
   		map.put(name, penil);
   	}
   	return penil;
   }
}

最後再來進行調用測試。

public class FlyweightTest {
	public static void main(String[] args) {
		String names[] = { "張三", "李四", "王五", "虛無境" };
		for (int i = 0; i < 8; i++) {
			Penil penil = PenFactory.get(names[i>3?i-4:i]);
			penil.setSomething("畫了一條魚");
			penil.write();
		}
	}
}

輸出結果:

張三 第:1次建立
			張三 用于鉛筆  畫了一條魚
			李四 第:1次建立
			李四 用于鉛筆  畫了一條魚
			王五 第:1次建立
			王五 用于鉛筆  畫了一條魚
			虛無境 第:1次建立
			虛無境 用于鉛筆  畫了一條魚
			張三 用于鉛筆  畫了一條魚
			李四 用于鉛筆  畫了一條魚
			王五 用于鉛筆  畫了一條魚
			虛無境 用于鉛筆  畫了一條魚

上述示例中，每個對象都使用了兩次，但是每個對象都隻是建立了一次而已，而享元模式核心的目的其實就是複用，隻要我們了解了這一點，想必掌握該模式也就不在話下了。

享元模式優點：

極大的減少對象的建立，進而降低了系統的記憶體，提升了效率。

享元模式缺點：

提高了系統的複雜度，因為需要将狀态進行分離成内部和外部，并且也使外部狀态固有化，使得随着内部狀态的變化而變化，會造成系統的混亂。

使用場景：

系統有大量相似對象。

注意事項：

需要注意劃分外部狀态和内部狀态，否則可能會引起線程安全問題。這些類必須有一個工廠對象加以控制。

與單例模式比較

雖然它們在某些方面很像，但是實際上卻是不同的東西，單例模式的目的是限制建立多個對象，避免沖突，比如使用資料庫連接配接池。而享元模式享元模式的目的是共享，避免多次建立耗費資源，比如使用String類。

代理模式

代理模式于結構型模式，主要是通過一個類代表另一個類的功能。通常，我們建立具有現有對象的對象，以便向外界提供功能接口。

代理模式，如其名，也就是代理作用。我們生活中也有不少示例，比如典型的代購，土豪專用的支票，Windows 裡面的快捷方式，以及spring中的aop 等等。

代理模式主要由這三個角色組成，抽象角色、代理角色和真實角色。

抽象角色：通過接口或抽象類聲明真實角色實作的業務方法。
代理角色：實作抽象角色，是真實角色的代理，通過真實角色的業務邏輯方法來實作抽象方法，并可以附加自己的操作。
真實角色：實作抽象角色，定義真實角色所要實作的業務邏輯，供代理角色調用。

代理模式又分為靜态代理、動态代理。

靜态代理是由程式員建立或工具生成代理類的源碼，再編譯代理類。所謂靜态也就是在程式運作前就已經存在代理類的位元組碼檔案，代理類和委托類的關系在運作前就确定了。
動态代理是在實作階段不用關心代理類，而在運作階段才指定哪一個對象。

這裡我們依舊用一個簡單的示例來進行說明。

張三和李四是室友，某天，張三在寝室内玩遊戲正帶勁，感覺肚子餓了，本想下樓去吃飯的，但是想起李四可能快要回來，于是打電話給李四，讓李四幫自己帶份便當。這裡的李四就扮演着代理者的作用。

靜态代理

首先我們用

靜态代理

來實作該功能。

這裡實作相對而言較為簡單，依舊是定義一個接口，然後定義一個真實的角色，實作該接口的功能，繼而定義一個代理者，也實作該接口，但是添加該真實角色的對象進行相應的業務邏輯處理。

那麼該

靜态代理

代碼實作如下:

interface Shopping {
	void buyFood();
}

class ExecutePerson implements Shopping {
	private String name;
	public ExecutePerson(String name) {
		this.name = name;
	}

	@Override
	public void buyFood() {
		System.out.println(name + " 買東西");
	}
}

class ProxyPerson implements Shopping {
	private ExecutePerson ep;
	public ProxyPerson(ExecutePerson ep) {
		this.ep = ep;
	}
	@Override
	public void buyFood() {
		ep.buyFood();
	}
}


public class ProxyTest {
	public static void main(String[] args) {	
		String name = "李四";
		Shopping shopping = new ProxyPerson(new ExecutePerson(name));
		shopping.buyFood();
	}
}

輸入結果:

李四 買東西

在使用靜态代理實作該功能之後，我們發現實作起來很簡單，通過一個代理類就可以在不影響目标對象的前提進行擴充使用。但是我們也發現一個問題，如果我們不确定需要代理某個真實類的時候會比較麻煩，而且在類過多的時候，目标對象與代理對象都要維護，會使系統複雜度提升，維護起來也更加麻煩。

不過這時我們就可以使用

動态代理

來進行解決。

動态代理

所謂

動态代理

可以不必強行指定某個真實的角色，隻需要在運作時決定就可以了。這裡我們可以使用JDK中

java.lang.reflect

來進行開發。

JDK對動态代理提供了以下支援:

java.lang.reflect.Proxy 動态生成代理類和對象
java.lang.reflect.InvocationHandler
- 可以通過invoke方法實作對真實角色的代理通路;
- 每次通過Proxy生成代理類對象時都要指定對象的處理器對象.

那麼廢話不在多說，開始進行代碼改造，之前的接口和真實者不需要更改，我們隻需要更改代理者就可以了。

更改之後的代碼如下:

class ProxyPerson2 implements InvocationHandler {
 private Shopping shopping;
 private final String methodName = "buyFood";
 public ProxyPerson2(Shopping shopping) {
 	this.shopping = shopping;
 }

 @Override
 public Object invoke(Object proxy, Method method, Object[] args) throws Throwable {
 	Object result = null;
 	if (methodName.equals(method.getName())) {
 		result = method.invoke(shopping, args);
 	}
 	return result;
 }
}

測試代碼，注意這裡調用和之前不同！

這裡通過Proxy類中的newProxyInstance方法會動态生成一個代理類，然後進行調用。其中這三個參數的說明如下:

ClassLoader: 生成一個類, 這個類也需要加載到方法區中, 是以需要指定ClassLoader來加載該類
Class[] interfaces: 要實作的接口
InvocationHandler: 調用處理器

public class ProxyTest {
	public static void main(String[] args) {	
		Shopping shopping2 = (Shopping)Proxy.newProxyInstance(ClassLoader.getSystemClassLoader(), new Class[]{Shopping.class}, new ProxyPerson2(new ExecutePerson(name)));
		shopping2.buyFood();
    }
}

代理模式優點：

1、職責清晰。 2、高擴充性。 3、智能化。

代理模式缺點：

1、由于在用戶端和真實主題之間增加了代理對象，是以有些類型的代理模式可能會造成請求的處理速度變慢。

2、實作代理模式需要額外的工作，有些代理模式的實作非常複雜。

和擴充卡模式的差別：擴充卡模式主要改變所考慮對象的接口，而代理模式不能改變所代理類的接口。

和裝飾器模式的差別：裝飾器模式為了增強功能，而代理模式是為了加以控制。

代理模式參考:

http://www.runoob.com/design-pattern/proxy-pattern.html

https://baike.baidu.com/item/代理模式/8374046

https://blog.csdn.net/zjf280441589/article/details/50411737

其它

音樂推薦

分享一首很帶感的電音！

項目的代碼

java-study 是本人在學習Java過程中記錄的一些代碼，也包括之前博文中使用的代碼。如果感覺不錯，希望順手給個start，當然如果有不足，也希望提出。

github位址: https://github.com/xuwujing/java-study

原創不易，如果感覺不錯，希望給個推薦！您的支援是我寫作的最大動力！

作者：虛無境

部落格園出處：http://www.cnblogs.com/xuwujing

CSDN出處：http://blog.csdn.net/qazwsxpcm　

個人部落格出處：http://www.panchengming.com

如果你對生活感覺到了絕望，請不要氣餒。因為這樣隻會讓你更加絕望！

所謂的希望往往都是在絕望中萌發的，是以，請不要放棄希望！

Java進階篇設計模式之七 ----- 享元模式和代理模式

前言

享元模式

代理模式

靜态代理

動态代理

其它

音樂推薦

項目的代碼

繼續閱讀

關于Gradle配置的小結

Java小案例——随機數猜測随機數猜測

nginx location中斜線的位置的重要性

27 Best Free Eclipse Plug-ins for Java Developer to be ProductiveCode Quality PluginsText Editor PluginsDependency ManagementVersion Control Integration PluginsFramework Development Continuous Integration Related PluginsOther Utility Plugins

Java String.format方法的簡單使用

neo4j之cypher使用文檔

GitHub連夜封殺！這份阿裡 10W 字内部 Java 字面試手冊到底有多強？

spark/scala關于【資源檔案】加載方法概述外部檔案加載方案測試資源檔案打包入jar包中小結

mybatis_入門程式Mybatis入門

AOP程式設計_Android優雅權限架構(1)概念基礎，2021金三銀四前言正文大綱正文

Effective Java 8:通用程式設計

OOM三種類型

工廠模式-三種類型

【遞歸】高效率求2的n次幂

win10本地scala和spark安裝安裝scala安裝spark

scala (3) Function 和 Method