设计模式之享元模式

设计模式之享元模式

模式的定义

享元模式(Flyweight Pattern)是沲技术的重要实现方式，其定义如下：

Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.

使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象.

享元模式的定义提出了二个要求：细粒度的对象和共享对象。分配太多的对象将有损程序的性能，同时还容易造成内存溢出。避免这种情况，就是使用享元模式中的共享技术。

细粒度的状态分为内部状态(instrinsic)和外部状态(extrinsic)：
内部状态：
内部状态是对象可共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随着环境改变而改变，属于可以共享部分。

外部状态：
外部状态是对象得以依赖的一个标记，是随着环境改变而改变，不可以共享的状态。

类型

结构类

模式的使用场景

• 系统中存在大量的相似对象
• 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的身份。
• 需要缓冲池的场景

优缺点

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，降低程序内存的占用，增强程序的性能，但是它同时也提高了系统的复杂性，需要分离出外部和内部的状态，而且外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态改变而改变，否则导致系统的逻辑混乱。

UML类图

角色介绍

• Flyweight—抽象享元角色

简单的说就是一个抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。

• ConcreteFlyweight—具体享元角色

具体的产品类，该角色中需要注意的是内部状态处理应该是与环境无关的，不应该出现一个操作改变内部状态，同时修改了外部状态，这是绝对不允许的。

• unsharedConcreteFlyweight—不可共享的享元角色

不存在外部状态或者安全要求不能够使用共享技术的对象，该对象一般不会出现在享元工厂中。

• FlyweightFactory—享元工厂

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，多使用细粒度的对象，便于重用或重构。

模式的通用源码

Flyweight：

public abstract class Flyweight {//内部状态private String instrinsic;//外部状态private final String extrinsic;//要求享元角色必须接受外部状态public Flyweight(String extrinsic) {super();insic = extrinsic;}public String getInstrinsic() {return instrinsic;}public void setInstrinsic(String instrinsic) {this.instrinsic = instrinsic;}//定义业务逻辑public abstract void operate();@Overridepublic String toString() {return "Flyweight [instrinsic=" + instrinsic + ", extrinsic="+ extrinsic + "]";}}

ConcreteFlyweight1：

public class ConcreteFlyweight1 extends Flyweight {public ConcreteFlyweight1(String extrinsic) {super(extrinsic);// TODO Auto-generated constructor stub}@Overridepublic void operate() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("ConcreteFlyweight1----operate()");}}

ConcreteFlyweight2：

public class ConcreteFlyweight2 extends Flyweight {public ConcreteFlyweight2(String extrinsic) {super(extrinsic);// TODO Auto-generated constructor stub}@Overridepublic void operate() {// TODO Auto-generated method stubSystem.out.println("ConcreteFlyweight2----operate()");}}

FlyweightFactory：

import java.util.HashMap;public class FlyweightFactory {//创建一个池容器private static HashMap<String, Flyweight> pool = new HashMap<String, Flyweight>();//享元工厂public static Flyweight getFlyweight(String Extrinsic){Flyweight flyweight = null;ainsKey(Extrinsic)){flyweight = (Extrinsic);}else {flyweight = new ConcreteFlyweight1(Extrinsic);pool.put(Extrinsic, flyweight);}return flyweight;}//打印池容器内的信息public static void printPool(){for (int i = 0; i < pool.size(); i++) {System.out.println(":"&#("indext:"+i));}}
}

Client:

public class Client {public static void main(String[] args) {// TODO Auto-generated method stubFlyweight flyweight = null;for (int i = 0; i < 3; i++) {flyweight = Flyweight("indext:"+i);flyweight.operate();}FlyweightFactory.printPool();System.out.println("------------------------");for (int i = 0; i < 3; i++) {flyweight = Flyweight("indext:"+i);flyweight.operate();}FlyweightFactory.printPool();}}

输出结果：

ConcreteFlyweight1----operate()
ConcreteFlyweight1----operate()
ConcreteFlyweight1----operate()
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:0]
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:1]
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:2]
------------------------
ConcreteFlyweight1----operate()
ConcreteFlyweight1----operate()
ConcreteFlyweight1----operate()
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:0]
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:1]
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:2]

从结果中，我们可以看出，池技术的缓冲方法确实是没有增加Flyweight的数量。

Android源码中的模式实现

杂谈

参考资料

(1).设计模式之禅—第28章 享元模式
(2)享元模式