享元模式【Java設計模式】

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前言

2022/9/24 22:01

2022/9/25 14:50

路漫漫其修遠兮,吾将上下而求索

本文是根據袁庭新老師學習所做筆記

僅供學習交流使用，轉載注明出處

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享元模式

享元模式(Flyweight Pattern）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。

享元模式嘗試重用現有的同類對象，如果未找到比對的對象，則建立新對象。我們将通過建立5個對象來畫出20個分布于不同位置的圓來示範這種模式。由于隻有5種可用的顔色，是以color屬性被用來檢查現有的Circle對象。

介紹

意圖: 運用共享技術有效地支援大量細粒度的對象。

主要解決: 在有大量對象時，有可能會造成記憶體溢出，我們把其中共同的部分抽象出來，如果有相同的業務請求，直接傳回在記憶體中已有的對象，避免重新建立。

何時使用:

1.系統中有大量對象。

2.這些對象消耗大量記憶體。

3.這些對象的狀态大部分可以外部化。

4.這些對象可以按照内蘊狀态分為很多組，當把外蘊對象從對象中剔除出來時，每一組對象都可以用一個對象來代替。

5.系統不依賴于這些對象身份，這些對象是不可分辨的。

如何解決: 用唯一辨別碼判斷，如果在記憶體中有，則傳回這個唯一辨別碼所辨別的對象。

關鍵代碼: 用HashMap存儲這些對象。

應用執行個體:

1.JAVA中的String類，如果有則傳回，如果沒有則建立一個字元串儲存在字元串緩存池裡面。

2.資料庫的資料池。

優點: 大大減少對象的建立，降低系統的記憶體，使效率提高。

缺點: 提高了系統的複雜度，需要分離出外部狀态和内部狀态，而且外部狀态具有固有化的性質，不應該随着内部狀态的變化而變化，否則會造成系統的混亂。

使用場景:

1.系統有大量相似對象。

⒉.需要緩沖池的場景。

注意事項:

1.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。

2這些類必須有一個工廠對象加以控制。

實作

我們将建立一個Shape接口和實作了Shape接口的實體類Circle。下一步是定義工廠類ShapeFactory,

ShapeFactory有一個Circle的HashMap其中鍵名為Circle對象的顔色。無論何時接收到請求，都會建立一個特定顔色的圓。ShapeFactory檢查它的HashMap中的Circle對象，如果找到Cirrle對象則傳回該對象，否則将建立一個存儲在HashMap中以備後續.便用的新對象，并把該對象傳回到客屍端。

FlyWeightPatternDemo類使用ShapeFactory來擷取Shape對象。它将向

ShapeFactory傳遞資訊 （red/green/blue/black/white) ，以便擷取它所需對象的顔色。

1.建立一個項目名稱為flyweight_pattern約Java項目。

⒉.建立一個圖形接口Shape。

package com.js;

public interface Shape {
    void draw();
    
}      

3.建立實作Shape接口的圓形實體類Circle。

package com.js;

/**
 * 建立20圓形，隻有5種顔色（要共享的内容）
 */
public class Circle implements Shape{
    private int x;
    private int y;
    private int radius;
    private String color;

    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;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("顔色："+color+",x="+x+",y="+y+",radius="+radius);
    }


}      

4.建立享元類

package com.js;

import java.util.HashMap;

public class ShapeFactory {
    /**
     * key：表示顔色的值
     * value:Shape接口類型的對象
     */
    private static HashMap<String ,Shape> circleMap=new HashMap<>();
    
    //擷取圓形對象，依據顔色值來擷取
    public static Shape getCircle(String color){
        //去Map集合中找，如果集合中有則直接通過集合傳回，不用new
        Circle circle= (Circle) circleMap.get(color);
        if (circle==null){
            //建立對象
            circle=new Circle(color);
            //共享到Map集合中
            circleMap.put(color,circle);
            System.out.println("建立圓形["+color+"]顔色成功");
        }
        return circle;
    }
}      

5.建立程式入口

package com.js;

public class FlyWeightPattern {
    static String[] colors={"red","blue","yellow","white","black"};
    public static void main(String[] args) {

        //生成20個圓形
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            Circle circle = (Circle) ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
            circle.setX((int) (Math.random()*100));
            circle.setY((int) (Math.random()*100));
            circle.setRadius((int) (Math.random()*20));
            //調用對象的繪制方法來繪制圓形
            circle.draw();
        }
    }
    public static String getRandomColor(){
        //0~4之間
        return colors[(int)(Math.random()* colors.length)];
    }
}      

6.結果

建立圓形[blue]顔色成功
顔色：blue,x=21,y=66,radius=6
建立圓形[red]顔色成功
顔色：red,x=70,y=18,radius=0
建立圓形[black]顔色成功
顔色：black,x=56,y=88,radius=7
顔色：blue,x=66,y=6,radius=4
建立圓形[white]顔色成功
顔色：white,x=58,y=39,radius=1
建立圓形[yellow]顔色成功
顔色：yellow,x=40,y=1,radius=17
顔色：white,x=13,y=62,radius=15
顔色：white,x=60,y=94,radius=14
顔色：red,x=78,y=46,radius=8
顔色：yellow,x=93,y=90,radius=12
顔色：red,x=20,y=56,radius=4
顔色：red,x=54,y=23,radius=14
顔色：red,x=45,y=88,radius=12
顔色：black,x=11,y=50,radius=3
顔色：yellow,x=18,y=39,radius=4
顔色：black,x=75,y=2,radius=1
顔色：blue,x=84,y=0,radius=13
顔色：blue,x=69,y=23,radius=19
顔色：yellow,x=46,y=6,radius=17
顔色：white,x=73,y=52,radius=19      

最後

2022/9/25 15:22