享元模式【Java设计模式】

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前言

2022/9/24 22:01

2022/9/25 14:50

路漫漫其修远兮,吾将上下而求索

本文是根据袁庭新老师学习所做笔记

仅供学习交流使用，转载注明出处

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享元模式

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。

介绍

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。

应用实例:

1.JAVA中的String类，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。

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。

使用场景:

1.系统有大量相似对象。

⒉.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。

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Cirrle对象则返回该对象，否则将创建一个存储在HashMap中以备后续.便用的新对象，并把该对象返回到客尸端。

FlyWeightPatternDemo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。

1.创建一个项目名称为flyweight_pattern约Java项目。

⒉.创建一个图形接口Shape。

package com.js;

public interface Shape {
    void draw();
    
}      

3.创建实现Shape接口的圆形实体类Circle。

package com.js;

/**
 * 创建20圆形，只有5种颜色（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("颜色："+color+",x="+x+",y="+y+",radius="+radius);
    }


}      

4.创建享元类

package com.js;

import java.util.HashMap;

public class ShapeFactory {
    /**
     * key：表示颜色的值
     * value:Shape接口类型的对象
     */
    private static HashMap<String ,Shape> circleMap=new HashMap<>();
    
    //获取圆形对象，依据颜色值来获取
    public static Shape getCircle(String color){
        //去Map集合中找，如果集合中有则直接通过集合返回，不用new
        Circle circle= (Circle) circleMap.get(color);
        if (circle==null){
            //创建对象
            circle=new Circle(color);
            //共享到Map集合中
            circleMap.put(color,circle);
            System.out.println("创建圆形["+color+"]颜色成功");
        }
        return circle;
    }
}      

5.创建程序入口

package com.js;

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

        //生成20个圆形
        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));
            //调用对象的绘制方法来绘制圆形
            circle.draw();
        }
    }
    public static String getRandomColor(){
        //0~4之间
        return colors[(int)(Math.random()* colors.length)];
    }
}      

6.结果

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

最后

2022/9/25 15:22