享元模式

2023-09-23 00:23 由长名06 发表于 #后端开发

享元模式

案例引入

小型的外包项目，给客户A做一个展示网站，客户A的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网站，但是要求都有些不同。

1.有客户要求以新闻的形式发布。
2.有客户要求以博客的形式发布。
3.有客户希望以微信公众号的形式发布。

传统方案实现案例

1.直接赋值粘贴一份，根据不同客户，进行不同修改。
2.给每个网站租用一个空间。
3.方案设计示意图。

传统方式问题分析和解决思路

1.网站的结构相似度很高，而且都不是高访问量的网站，如果分成多个虚拟空间来处理，相当于一个网站相同的实例很多，造成服务器资源的浪费。
2.解决思路，整合到一个网站中，对于硬盘，内存，cpu，数据库空间等服务期资源可以共享，减少服务器资源的占用。
3.对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易。
4.上面的解决思路，可以用享元模式实现。

享元模式基本介绍

1.享元模式(FlyWeight Pattern)也叫蝇量模式，运用共享的思想，有效地支持大量细粒度的对象。
2.常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。如数据库连接池，线程池等，里面都是创建号的对象，在这些连接对象中有我们需要的直接拿来使用，避免重新创建，如果没有合适的再进行创建。
3.享元模式能够解决重复对象的内存浪费问题，当系统中有大量的相似对象，需要缓冲池时。不需总是创建对象，可以从缓冲池里拿。可以降低系统内存占用，提高效率。
4.享元模式经典的应用场景就是池技术，Strnig常量池，数据库连接池，缓冲池等都是享元模式的应用，享元模式时是池技术的重要实现方式。

原理类图

类图说明

1.FlyWeight是抽象的享元角色，他是产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态(后面介绍)的接口或实现。
2.ConcreteFlyWeight是具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义相关业务。
3.UnSharedConcreteFlyWeight是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂。
4.FlyWeightFactory享元工厂类，用于构建一个池容器(集合)，同时提供从池中获取对象的方法。
5.Client是享元模式使用者角色。

内部状态和外部状态

比如围棋、五子棋、跳棋，它们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋颜色多一点，所以棋子颜色就是棋子的内部状态；而各个棋子之间的差别就是位置的不同，当我们落子后，棋子的颜色是固定的，棋子的位置是变化的，所以颜色是棋子的内部状态，位置是棋子的外部状态。

1.享元模式提出了两个要求：细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了，即将对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态。
2.内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变。
3.外部状态指对象会依赖的一个标志，是随环境变化而变化的，不可共享的状态。

享元模式实现案例

/**
 * @author 长名06
 * @version 1.0
 * 抽象的网站对应抽象的享元角色
 */
public abstract class WebSite {

    private String type = "";

    public WebSite() {
    }

    public WebSite(String type) {
        this.type = type;
    }

    public String getType() {
        return type;
    }

    public abstract void use(User user);
}
//具体的网站，对应具体的享元角色
public class ConcreteWebSite extends WebSite{

    public ConcreteWebSite(String type){
        super(type);
    }
    @Override
    public void use(User user) {
        System.out.println(getType() + "网站被" + user.getName() + "使用");
    }
}
//网站工厂，对应享元工厂类
public class WebSiteFactory {

    //集合，充当池的作用
    private static HashMap<String,WebSite> webSites = new HashMap<>();

    public static WebSite getWebSiteByType(String type){
        if(!webSites.containsKey(type)){
            webSites.put(type,new ConcreteWebSite(type));
        }
        return webSites.get(type);
    }

    public static int getWebSiteSize(){
        return webSites.size();
    }
}
//网站的使用者，外部状态
public class User {
    private String name;

    public User(String name){
        setName(name);
    }

    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }
}
//测试
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        WebSite webSite1 = WebSiteFactory.getWebSiteByType("博客");
        webSite1.use(new User("tom"));
        WebSite webSite2 = WebSiteFactory.getWebSiteByType("新闻");
        webSite2.use(new User("jack"));

        WebSite webSite3 = WebSiteFactory.getWebSiteByType("博客");
        webSite3.use(new User("smith"));

        WebSite webSite4 = WebSiteFactory.getWebSiteByType("博客");
        webSite4.use(new User("wind"));

        System.out.println(WebSiteFactory.getWebSiteSize());
    }
}

享元模式在JDK-Integer的应用源码分析

//Integer类下的方法
public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

小结: i值的范围在[-128,127] 之间时，是从Integer内部的IntegerCache的内部类中，的一个数组中，返回值，如果不在这个范围内，是重新new一个对象返回，valueOf方法就使用到享元模式。在int ==>Integer的转换中，就使用到valueOf方法，也就是自动装箱，拆箱机制。

注意事项和细节

1.享元模式这样理解，享是共享，元是对象。
2.系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，就可以考虑享元模式。
3.用唯一标识码判断，如果在内存中，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用HashMap/HashTable存储。
4.享元模式达到减少了对象的创建，降低了程序的内存占用，提高效率。
5.享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态，而外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态的改变而改变，这是我们使用享元模式需要注意的地方。
6.使用享元模式时，注意划分内部状态，和外部状态，并且需要有一个工厂类加以控制。
7.享元模式经典的应用场景时需要缓冲池的场景，比如String常量池，数据库连接池。

只是为了记录自己的学习历程，且本人水平有限，不对之处，请指正。