23种设计模式之享元模式

享元模式的定义

定义: 使用共享对象可有效的支持大量的细粒度的对象

通俗的说, 就是将类的通用属性抽出来,建立对象池,以达到限制对象数量的效果

上面定义中要求细粒度对象, 那么不可避免的使得对象数量多且性质相近, 我们将这些对象的信息分为两个部分: 内部状态和外部状态

1. 内部状态是对象可以共享出来的信息, 存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变. 如一个报考系统中的个人信息.
2. 外部状态时对象得以依赖的一个标记,是随环境改变而改变的、不可以共享的状态. 如报考系统中的报考科目. 享元模式通常以外部状态为参考来限制对象产生数量

说白了,内部状态就是每个对象都不同的属性,外部状态就是数量有限的属性, 如性别只有男女等

享元模式的类图如下:

其中的角色:

1. Flyweight 抽象享元角色: 简单地说就是一个产品的抽象类,同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现
2. ConcreteFlyweight 具体享元角色: 具体的一个产品类, 实现抽象角色定义的业务. 该角色需要注意的是内部状态处理应该与环境无关,不应该初恋一个操作改变了内部状态,同时修改了外部状态, 这是角色不允许的
3. FlyweightFactory 享元工厂: 职责非常简单, 就是构造一个池容器,同时提供从池中获得对象的方法

享元模式的目的在于运用共享技术,使得一些细粒度的对象可以共享

抽象享元角色代码:

抽象享元角色一般为抽象类,在实际项目中一般是一个实现类, 它是描述一类事物的方法.在抽象角色中,一般需把外部状态和内部状态定义出来,避免子类的随意扩展. 我们对外部状态加上了final关键字, 防止意外发生.获得外部状态, 无意修改了一下, 池就混乱了.

在程序开发中, 确认只需要一次赋值的属性则设置为final类型,避免无意修改导致逻辑混乱.

具体享元角色代码:

享元工厂代码:

享元模式的应用

享元模式的优点和缺点:

享元模式是一个非常简单的模式, 它可以大大减少应用程序创建的对象,减低程序内存的占用,增强程序的性能,但它同时也提高了系统复杂性,需要分离出外部状态和内部状态, 而且外部状态具有固化特性,不应该随内部状态改变而改变,否则导致系统的逻辑混乱

享元模式的使用场景:

1. 系统中存在大量的相似对象
2. 细粒度的对象都具备较接近的外部状态,而且内部状态与环境无关,也就是说对象没有特定身份
3. 需要缓冲池的场景

享元模式的扩展

1.线程安全的问题

当使用享元模式时, 对象池中的角色数量是一定的, 可能在拿的时候不同线程同时拿到同一个对象.这是就出现线程不安全的问题了

我们在使用享元模式时要注意这个问题. 我们在使用享元模式时,对象池中的享元对象尽量多, 多到足够满足业务为止

2.性能平衡

既然是面向对象编程, 我们何不将外部状态抽离出来,定义为一个对象呢?

经过测试, 外部状态使用对象要比使用基本类型效率低. 所以, 外部状态最好以Java的基本类型作为标志, 如stirng、int等, 可以大幅的提升效率

享元模式在Java API中也是随处可见. 如Java的String就实现了对象池

需要说明一下的是,虽然可以使用享元模式实现对象池, 但是这两者还是有比较大的差异, 对象池着重在对象的复用上,池中的每个对象是可替换的,从同一个池中获得的A对象和B对象对客户端来说是完全相同的,它主要解决复用,而享元模式主要解决对象的共享问题,如何建立多个可共享的细粒度对象是其关注的重点.