图解Java设计模式之享元模式
展示网站项目需求
小型的外包项目，给客户 A 做一个产品展示网站，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:
- 有客户要求以新闻的形式发布
- 有客户人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现项目
- 直接复制粘贴一份，然后根据客户不同要求，进行定制修改
- 给每个网站租用一个空间
- 方案设计示意图
传统方案解决网站展现项目 - 问题分析
1）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，相当于一个相同网站的实例对象很多，造成服务器的资源浪费。 2）解决思路 ：整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达成共享，减少服务器资源。 3）对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加方便 4）解决上面问题的思路可以使用享元模式
享元模式基本介绍
1）享元模式（Flyweight Pattern）也叫蝇量模式 ：运用共享技术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。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，避免重写创建，如果没有我们需要的，则创建一个 3）享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。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。 4）享元模式经典的应用场景就是池技术了，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方式。
享元模式原理类图
说明 ： 1）FlyWeight是抽象的享元角色，它是产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。 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的不同，当我们落子后，落子颜色是定的，但位置是变化的，所以棋子坐标就是棋子外部状态 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）外部状态指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。 4) 举个例子:围棋理论上有361个空位可以放棋子，每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有 限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏，如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象就可以减少到只有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题。
享元模式解决网站展现项目
1）应用实例要求 使用享元模式完成，前面提出的网站外包问题 2）类图
3）代码实现
package com.example.demo.flyweight;
public abstract class WebSite {
/**
* 抽象方法
*/
public abstract void use(User user);
}
package com.example.demo.flyweight;
public class ConcreteWebSite extends WebSite{
/**
* 网站发布的形式（类型）
*/
private String tyep;
/**
* 构造器
* @param type
*/
public ConcreteWebSite(String type) {
// TODO Auto-generated constructor stub
this.tyep = type;
}
@Override
public void use(User user) {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("网站的发布形式为 ：" + tyep + " 在使用中 。。 使用者是 " + user.getName());
}
}
package com.example.demo.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import javax.activation.MailcapCommandMap;
/**
* 网站工厂类，根据需要返回一个网站
* @author zhaozhaohai
*
*/
public class WebSiteFactory {
/**
* 集合，充当池的作用
*/
private Map<String, ConcreteWebSite> poolMap = new HashMap<String, ConcreteWebSite>();
/**
* 根据网站的类型，返回一个网站，如果没有就创建一个网站，并放入池中，并返回
* @param type
* @return
*/
public WebSite getWebSiteCategory(String type) {
if (!poolMap.containsKey(type)) {
// 就创建一个网站，并放入池中
poolMap.put(type, new ConcreteWebSite(type));
}
return (WebSite)poolMap.get(type);
}
/**
* 获取网站分类的总数（池中有多少个网站类型）
* @return
*/
public int getWebSiteCount() {
return poolMap.size();
}
}
package com.example.demo.flyweight;
public class User {
private String name;
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public User(String name) {
super();
this.name = name;
}
}
package com.example.demo.flyweight;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// TODO Auto-generated method stub
// 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 webSite = factory.getWebSiteCategory("新闻");
webSite.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("titm"));
}
}享元模式在 JDK - Integer的应用源码分析
小结 ：
- 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，就从缓冲池返回。
- valueOf方法，就使用到享元模式
- 如果使用valueOf方法得到一个Integer实例，范围在-128 - 127，执行速度比new快。
享元模式的注意事项和细节
1）在享元模式中，“享”就是表示共享，“元”表示对象 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，我们就可以考虑选用享元模式 3）用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识所标识的对象，用HashMap/HashTable存储 4）享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，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，注意划分分布状态和外部状态，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是需要缓冲池的场景，比如 String常量池、数据库连接池。