设计模式之享元模式

it2026-01-09  10

享元模式

例子:展示网站项目

给客户A做一个产品展示网站,要求:

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

传统方案解决网站展示项目

直接复制粘贴一份,然后根据客户不同的要求,进行定制修改给每个网站租用一个空间

方案设计如图

传统方案分析

需要的网站结构相似度很高,而且都不是高访问量网站,如果分成多个虚拟空间来处理,相当于一个相同的网站的实例对象很多,造成服务器浪费解决思路:整合到一个网站中,共享相关的代码和数据,对于硬盘,内存,CPU,数据库空间等服务器资源都可以共享,减少服务器资源对于代码来说,由于是一份实例,维护和扩展都更加容易。上面的思路可以使用享元模式来解决

基本介绍

享元模式也叫绳量模式:运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象常用于系统底层开发,解决系统的性能问题。像数据库连接池,里面都是创建好的连接对象,在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用,避免重新创建,如果没有我们需要的,则创建一个享元模式能够解决重复对象的内存浪费问题,当系统中有大量相似对象,需要缓冲池是,不需总是创建新对象,可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存,同时提高效率。享元模式经典的应用场景就是池技术,String常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用,享元模式是池技术的重要实现。

原理类图

说明

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的接口或实现ConcreteFlyWeinght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。UnSharedConcreteFlyWeight是不可共享的角色,一般不会出现在享元工厂。FlyWeightFactory享元工厂类,用于构建一个池容器,同时提供从池中获取对象方法。

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不一样,当我们落子后,落子颜色是定的,但是位置是变化的,所以棋子的坐标就是棋子的外部状态。

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。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外部状态指对象得以依赖的一个标志

享元模式解决网站展示问题、

思路

public abstract class WebSite { public abstract void use(User user);//抽象方法 } /** * 网站工厂类,根据需要返回一个网站 */ public class WebSiteFactory { //集合, 充当池的作用 private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>(); //根据网站的类型,返回一个网站, 如果没有就创建一个网站,并放入到池中,并返回 public WebSite getWebSiteCategory(String type) { if(!pool.containsKey(type)) { //就创建一个网站,并放入到池中 pool.put(type, new ConcreteWebSite(type)); } return (WebSite)pool.get(type); } //获取网站分类的总数 (池中有多少个网站类型) public int getWebSiteCount() { return pool.size(); } } //具体网站 public class ConcreteWebSite extends WebSite { //共享的部分,内部状态 private String type = ""; //网站发布的形式(类型) //构造器 public ConcreteWebSite(String type) { this.type = type; } @Override public void use(User user) { // TODO Auto-generated method stub System.out.println("网站的发布形式为:" + type + " 在使用中 .. 使用者是" + user.getName()); } } public class User { private String name; public User(String name) { super(); this.name = name; } public String getName() { return name; } public void setName(String name) { this.name = name; } } public class Client { public static void main(String[] args) { // 创建一个工厂类 WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory(); // 客户要一个以新闻形式发布的网站 WebSite webSite1 = factory.getWebSiteCategory("新闻"); webSite1.use(new User("tom")); // 客户要一个以博客形式发布的网站 WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("博客"); webSite2.use(new User("jack")); // 客户要一个以博客形式发布的网站 WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("博客"); webSite3.use(new User("smith")); // 客户要一个以博客形式发布的网站 WebSite webSite4 = factory.getWebSiteCategory("博客"); webSite4.use(new User("king")); System.out.println("网站的分类共=" + factory.getWebSiteCount()); } }

享元模式在JDK中的应用

Integer中的享元模式

如果Integer.valueOf(x) x在-128 ~ 127直接就是使用享元模式返回,如果不在范围内,则使用new在valueOf方法中,先判断值是否在IntegerCache中,如果不在,就创建新的Integer(new ),否则直接从缓存池中返回。直接从缓存池中取值比执行new操作速度要快。

享元模式的注意事项

享元模式可以这样理解。“享”就是表示共享,“元”就是表示对象。系统中有大量对象,这些对象消耗内存,并且对象的状态大部分可以外部化,我们就可以考虑选用享元模式。用唯一标识码判断,如果在内存中有,则返回这个唯一标识的对象,用HashMap/HashTable存储享元模式大大减少了对象的创建,降低可程序内存的占用,提高效率。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。经典场景:String常量池、数据库连接池。

享元模式使用的场景

当我们项目中创建很多对象,而且这些对象存在许多相同模块,这时,我们可以将这些相同的模块提取出来采用享元模式生成单一对象,再使用这个对象与之前的诸多对象进行配合使用,这样无疑会节省很多空间。

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