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一、概述 二、结构 三、案例实现 四、优缺点和使用场景 五、JDK源码解析 一、概述
定义
运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。它通过共享已经存在的对象来大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似对象的开销从而提高系统资源的利用率。
二、结构
享元Flyweight 模式中存在以下两种状态
内部状态即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。外部状态指随环境改变而改变的不可以共享的部分。享元模式的实现要领就是区分应用中的这两种状态并将外部状态外部化。
享元模式的主要有以下角色
抽象享元角色Flyweight通常是一个接口或抽象类在抽象享元类中声明了具体享元类公共的方法这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据内部状态同时也可以通过这些方法来设置外部数据外部状态。具体享元Concrete Flyweight角色 它实现了抽象享元类称为享元对象在具体享元类中为内部状态提供了存储空间。通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类为每一个具体享元类提供唯一的享元对象。非享元Unsharable Flyweight)角色 并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享不能被共享的子类可设计为非共享具体享元类当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过实例化创建。享元工厂Flyweight Factory角色 负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时享元工厂检査系统中是否存在符合要求的享元对象如果存在则提供给客户如果不存在的话则创建一个新的享元对象。
三、案例实现
【例】俄罗斯方块
下面的图片是众所周知的俄罗斯方块中的一个个方块如果在俄罗斯方块这个游戏中每个不同的方块都是一个实例对象这些对象就要占用很多的内存空间下面利用享元模式进行实现。 先来看类图 代码如下
俄罗斯方块有不同的形状我们可以对这些形状向上抽取出AbstractBox用来定义共性的属性和行为。
public abstract class AbstractBox {public abstract String getShape();public void display(String color) {System.out.println(方块形状 this.getShape() 颜色 color);}
}接下来就是定义不同的形状了IBox类、LBox类、OBox类等。
public class IBox extends AbstractBox {Overridepublic String getShape() {return I;}
}public class LBox extends AbstractBox {Overridepublic String getShape() {return L;}
}public class OBox extends AbstractBox {Overridepublic String getShape() {return O;}
}提供了一个工厂类BoxFactory用来管理享元对象也就是AbstractBox子类对象该工厂类对象只需要一个所以可以使用单例模式。并给工厂类提供一个获取形状的方法。
public class BoxFactory {private static HashMapString, AbstractBox map;private BoxFactory() {map new HashMapString, AbstractBox();AbstractBox iBox new IBox();AbstractBox lBox new LBox();AbstractBox oBox new OBox();map.put(I, iBox);map.put(L, lBox);map.put(O, oBox);}public static final BoxFactory getInstance() {return SingletonHolder.INSTANCE;}private static class SingletonHolder {private static final BoxFactory INSTANCE new BoxFactory();}public AbstractBox getBox(String key) {return map.get(key);}
}Client 类
public class Client {public static void main(String[] args) {//获取I图形对象AbstractBox box1 BoxFactory.getInstance().getShape(I);box1.display(灰色);//获取L图形对象AbstractBox box2 BoxFactory.getInstance().getShape(L);box2.display(绿色);//获取O图形对象AbstractBox box3 BoxFactory.getInstance().getShape(O);box3.display(蓝色);//获取I图形对象AbstractBox box4 BoxFactory.getInstance().getShape(O);box4.display(灰色);System.out.println(两次获取到的O对象是否是同一个对象(box4box3));}
}四、优缺点和使用场景
1优点
极大减少内存中相似或相同对象数量节约系统资源提供系统性能享元模式中的外部状态相对独立且不影响内部状态
2缺点
为了使对象可以共享需要将享元对象的部分状态外部化分离内部状态和外部状态使程序逻辑复杂
3使用场景
一个系统有大量相同或者相似的对象造成内存的大量耗费。对象的大部分状态都可以外部化可以将这些外部状态传入对象中。在使用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池而这需要耗费一定的系统资源因此应当在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式。
五、JDK源码解析
Integer类使用了享元模式。我们先看下面的例子
public class Demo {public static void main(String[] args) {Integer i1 127;Integer i2 127;System.out.println(i1和i2对象是否是同一个对象 (i1 i2));Integer i3 128;Integer i4 128;System.out.println(i3和i4对象是否是同一个对象 (i3 i4));}
}运行上面代码结果如下 为什么第一个输出语句输出的是true第二个输出语句输出的是false通过反编译软件进行反编译代码如下
public class Demo {public static void main(String[] args) {Integer i1 Integer.valueOf((int)127);Integer i2 Integer.valueOf((int)127);System.out.println((String)new StringBuilder().append((String)i1\u548ci2\u5bf9\u8c61\u662f\u5426\u662f\u540c\u4e00\u4e2a\u5bf9\u8c61\uff1f).append((boolean)(i1 i2)).toString());Integer i3 Integer.valueOf((int)128);Integer i4 Integer.valueOf((int)128);System.out.println((String)new StringBuilder().append((String)i3\u548ci4\u5bf9\u8c61\u662f\u5426\u662f\u540c\u4e00\u4e2a\u5bf9\u8c61\uff1f).append((boolean)(i3 i4)).toString());}
}上面代码可以看到直接给Integer类型的变量赋值基本数据类型数据的操作底层使用的是 valueOf() 所以只需要看该方法即可
public final class Integer extends Number implements ComparableInteger {public static Integer valueOf(int i) {if (i IntegerCache.low i IntegerCache.high)return IntegerCache.cache[i (-IntegerCache.low)];return new Integer(i);}private static class IntegerCache {static final int low -128;static final int high;static final Integer cache[];static {int h 127;String integerCacheHighPropValue sun.misc.VM.getSavedProperty(java.lang.Integer.IntegerCache.high);if (integerCacheHighPropValue ! null) {try {int i parseInt(integerCacheHighPropValue);i Math.max(i, 127);// Maximum array size is Integer.MAX_VALUEh Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);} catch( NumberFormatException nfe) {}}high h;cache new Integer[(high - low) 1];int j low;for(int k 0; k cache.length; k)cache[k] new Integer(j);// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)assert IntegerCache.high 127;}private IntegerCache() {}}
}可以看到 Integer 默认先创建并缓存 -128 ~ 127 之间数的 Integer 对象当调用 valueOf 时如果参数在 -128 ~ 127 之间则计算下标并从缓存中返回否则创建一个新的 Integer 对象。 总结
以上就是设计模式之享元模式【结构型模式】的相关知识点希望对你有所帮助。 积跬步以至千里积怠惰以至深渊。时代在这跟着你一起努力哦
