北風設計模式課程---享元模式

一、總結

一句話總結：

不僅要通過視頻學，還要看別的博客里面的介紹，搜講解，搜作用，搜實例

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1、享元模式的本質是什么？

池技術：各種緩存池都是享元模式的體現

說到享元模式，第一個想到的應該就是池技術了，String常量池、數據庫連接池、緩沖池等等都是享元模式的應用，所以說享元模式是池技術的重要實現方式。

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2、享元模式 白話原理？

比如我們每次創(chuàng)建字符串對象時，都需要創(chuàng)建一個新的字符串對象的話，內存開銷會很大，所以如果第一次創(chuàng)建了字符串對象“adam“，下次再創(chuàng)建相同的字符串”adam“時，只是把它的引用指向”adam“，這樣就實現了”adam“字符串再內存中的共享。

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3、享元模式實例？

舉個最簡單的例子，網絡聯(lián)機下棋的時候，一臺服務器連接了多個客戶端（玩家），如果我們每個棋子都要創(chuàng)建對象，那一盤棋可能就有上百個對象產生，玩家多點的話，因為內存空間有限，一臺服務器就難以支持了，所以這里要使用享元模式，將棋子對象減少到幾個實例。下面給出享元模式的定義。

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4、享元模式的內部狀態(tài)和外部狀態(tài) 指什么？

內部狀態(tài)指對象共享出來的信息，存儲在享元對象內部并且不會隨環(huán)境的改變而改變；

外部狀態(tài)指對象得以依賴的一個標記，是隨環(huán)境改變而改變的、不可共享的狀態(tài)。

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5、享元模式的內部狀態(tài)和外部狀態(tài) 實例？

棋子顏色就是棋子的內部狀態(tài)

方位坐標就是棋子的外部狀態(tài)

我們舉一個最簡單的例子，棋牌類游戲大家都有玩過吧，比如說說圍棋和跳棋，它們都有大量的棋子對象，圍棋和五子棋只有黑白兩色，跳棋顏色略多一點，但也是不太變化的，所以棋子顏色就是棋子的內部狀態(tài)；而各個棋子之間的差別就是位置的不同，我們落子嘛，落子顏色是定的，但位置是變化的，所以方位坐標就是棋子的外部狀態(tài)。

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6、為什么這里要用享元模式呢？

可以想象一下，上面提到的棋類游戲的例子，比如圍棋，理論上有361個空位可以放棋子，常規(guī)情況下每盤棋都有可能有兩三百個棋子對象產生，因為內存空間有限，一臺服務器很難支持更多的玩家玩圍棋游戲，如果用享元模式來處理棋子，那么棋子對象就可以減少到只有兩個實例，這樣就很好的解決了對象的開銷問題。

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7、享元模式 池子中的對象如何標識？

用唯一標識碼判斷：如果在內存中有，則返回這個唯一標識碼所標識的對象，用HashMap/HashTable存儲

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8、何時使用 享元模式？

1、系統(tǒng)中有大量對象時

2、這些對象消耗大量內存時

3、這些對象的狀態(tài)大部分可以外部化時

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9、享元模式 應用實例？

String常量池

數據庫連接池

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10、享元模式 優(yōu)缺點？

大大減少了對象的創(chuàng)建，降低了程序內存的占用，提高效率：優(yōu)點

提高了系統(tǒng)的復雜度。需要分離出內部狀態(tài)和外部狀態(tài)，而外部狀態(tài)具有固化特性，不應該隨著內部狀態(tài)的改變而改變：缺點

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二、簡說設計模式——享元模式

轉自或參考：簡說設計模式——享元模式
https://www.cnblogs.com/adamjwh/p/9070107.html

一、什么是享元模式

　　說到享元模式，第一個想到的應該就是池技術了，String常量池、數據庫連接池、緩沖池等等都是享元模式的應用，所以說享元模式是池技術的重要實現方式。

　　比如我們每次創(chuàng)建字符串對象時，都需要創(chuàng)建一個新的字符串對象的話，內存開銷會很大，所以如果第一次創(chuàng)建了字符串對象“adam“，下次再創(chuàng)建相同的字符串”adam“時，只是把它的引用指向”adam“，這樣就實現了”adam“字符串再內存中的共享。

　　舉個最簡單的例子，網絡聯(lián)機下棋的時候，一臺服務器連接了多個客戶端（玩家），如果我們每個棋子都要創(chuàng)建對象，那一盤棋可能就有上百個對象產生，玩家多點的話，因為內存空間有限，一臺服務器就難以支持了，所以這里要使用享元模式，將棋子對象減少到幾個實例。下面給出享元模式的定義。

　　享元模式（Flyweight），運用共享技術有效地支持大量細粒度的對象。UML結構圖如下：

?　　其中，Flyweight是抽象享元角色。它是產品的抽象類，同時定義出對象的外部狀態(tài)和內部狀態(tài)（外部狀態(tài)及內部狀態(tài)相關內容見后方）的接口或實現；ConcreteFlyweight是具體享元角色，是具體的產品類，實現抽象角色定義的業(yè)務；UnsharedConcreteFlyweight是不可共享的享元角色，一般不會出現在享元工廠中；FlyweightFactory是享元工廠，它用于構造一個池容器，同時提供從池中獲得對象的方法。

　　1. Flyweight抽象類

　　所有具體享元類的超類或接口，通過這個接口，Flyweight可以接受并作用于外部狀態(tài)。

1 public abstract class Flyweight { 2 3 //內部狀態(tài) 4 public String intrinsic; 5 //外部狀態(tài) 6 protected final String extrinsic; 7 8 //要求享元角色必須接受外部狀態(tài) 9 public Flyweight(String extrinsic) { 10 this.extrinsic = extrinsic; 11 } 12 13 //定義業(yè)務操作 14 public abstract void operate(int extrinsic); 15 16 public String getIntrinsic() { 17 return intrinsic; 18 } 19 20 public void setIntrinsic(String intrinsic) { 21 this.intrinsic = intrinsic; 22 } 23 24 }

　　2.?ConcreteFlyweight類

　　繼承Flyweight超類或實現Flyweight接口，并為其內部狀態(tài)增加存儲空間。

1 public class ConcreteFlyweight extends Flyweight { 2 3 //接受外部狀態(tài) 4 public ConcreteFlyweight(String extrinsic) { 5 super(extrinsic); 6 } 7 8 //根據外部狀態(tài)進行邏輯處理 9 @Override 10 public void operate(int extrinsic) { 11 System.out.println("具體Flyweight:" + extrinsic); 12 } 13 14 }

　　3. UnsharedConcreteFlyweight類

　　指那些不需要共享的Flyweight子類。

1 public class UnsharedConcreteFlyweight extends Flyweight { 2 3 public UnsharedConcreteFlyweight(String extrinsic) { 4 super(extrinsic); 5 } 6 7 @Override 8 public void operate(int extrinsic) { 9 System.out.println("不共享的具體Flyweight:" + extrinsic); 10 } 11 12 }

　　4. FlyweightFactory類

　　一個享元工廠，用來創(chuàng)建并管理Flyweight對象，主要是用來確保合理地共享Flyweight，當用戶請求一個Flyweight時，FlyweightFactory對象提供一個已創(chuàng)建的實例或創(chuàng)建一個實例。

1 public class FlyweightFactory { 2 3 //定義一個池容器 4 private static HashMap<String, Flyweight> pool = new HashMap<>(); 5 6 //享元工廠 7 public static Flyweight getFlyweight(String extrinsic) { 8 Flyweight flyweight = null; 9 10 if(pool.containsKey(extrinsic)) { //池中有該對象 11 flyweight = pool.get(extrinsic); 12 System.out.print("已有 " + extrinsic + " 直接從池中取---->"); 13 } else { 14 //根據外部狀態(tài)創(chuàng)建享元對象 15 flyweight = new ConcreteFlyweight(extrinsic); 16 //放入池中 17 pool.put(extrinsic, flyweight); 18 System.out.print("創(chuàng)建 " + extrinsic + " 并從池中取出---->"); 19 } 20 21 return flyweight; 22 } 23 }

　　5. Client客戶端

1 public class Client { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 int extrinsic = 22; 5 6 Flyweight flyweightX = FlyweightFactory.getFlyweight("X"); 7 flyweightX.operate(++ extrinsic); 8 9 Flyweight flyweightY = FlyweightFactory.getFlyweight("Y"); 10 flyweightY.operate(++ extrinsic); 11 12 Flyweight flyweightZ = FlyweightFactory.getFlyweight("Z"); 13 flyweightZ.operate(++ extrinsic); 14 15 Flyweight flyweightReX = FlyweightFactory.getFlyweight("X"); 16 flyweightReX.operate(++ extrinsic); 17 18 Flyweight unsharedFlyweight = new UnsharedConcreteFlyweight("X"); 19 unsharedFlyweight.operate(++ extrinsic); 20 } 21 22 }

　　運行結果如下：

　　

　　從這個結果我們可以看出來，第一次創(chuàng)建X、Y、Z時，都是先創(chuàng)建再從池中取出，而第二次創(chuàng)建X時，因為池中已經存在了，所以直接從池中取出，這就是享元模式。

二、內部狀態(tài)和外部狀態(tài)

　　上面享元模式的定義為我們提出了兩個要求：細粒度和共享對象。我們知道分配太多的對象到應用程序中將有損程序的性能，同時還容易造成內存溢出，要避免這種情況，用到的就是共享技術，這里就需要提到內部狀態(tài)和外部狀態(tài)了。

　　因為要求細粒度對象，所以不可避免地會使對象數量多且性質相近，此時我們就將這些對象的信息分為兩個部分：內部狀態(tài)和外部狀態(tài)。

　　內部狀態(tài)指對象共享出來的信息，存儲在享元對象內部并且不會隨環(huán)境的改變而改變；外部狀態(tài)指對象得以依賴的一個標記，是隨環(huán)境改變而改變的、不可共享的狀態(tài)。

　　我們舉一個最簡單的例子，棋牌類游戲大家都有玩過吧，比如說說圍棋和跳棋，它們都有大量的棋子對象，圍棋和五子棋只有黑白兩色，跳棋顏色略多一點，但也是不太變化的，所以棋子顏色就是棋子的內部狀態(tài)；而各個棋子之間的差別就是位置的不同，我們落子嘛，落子顏色是定的，但位置是變化的，所以方位坐標就是棋子的外部狀態(tài)。

　　那么為什么這里要用享元模式呢？可以想象一下，上面提到的棋類游戲的例子，比如圍棋，理論上有361個空位可以放棋子，常規(guī)情況下每盤棋都有可能有兩三百個棋子對象產生，因為內存空間有限，一臺服務器很難支持更多的玩家玩圍棋游戲，如果用享元模式來處理棋子，那么棋子對象就可以減少到只有兩個實例，這樣就很好的解決了對象的開銷問題。

三、享元模式的應用

　　1. 何時使用

• 系統(tǒng)中有大量對象時
• 這些對象消耗大量內存時
• 這些對象的狀態(tài)大部分可以外部化時

　　2. 方法

• 用唯一標識碼判斷，如果在內存中有，則返回這個唯一標識碼所標識的對象，用HashMap/HashTable存儲

　　3. 優(yōu)點

• 大大減少了對象的創(chuàng)建，降低了程序內存的占用，提高效率

　　4. 缺點

• 提高了系統(tǒng)的復雜度。需要分離出內部狀態(tài)和外部狀態(tài)，而外部狀態(tài)具有固化特性，不應該隨著內部狀態(tài)的改變而改變

?　　5. 使用場景

• 系統(tǒng)中存在大量相似對象
• 需要緩沖池的場景

?　　6. 應用實例

• String常量池
• 數據庫連接池

?　　7. 注意事項

• 注意劃分內部狀態(tài)和外部狀態(tài)，否則可能會引起線程安全問題
• 這些類必須有一個工廠類加以控制

?四、享元模式的實現

　　應用實例的話，其實上面的模板就已經是一個很好的例子了，類似于String常量池，沒有的對象創(chuàng)建后存在池中，若池中存在該對象則直接從池中取出。

　　為了更好的理解享元模式，這里再舉一個實例，比如接了我一個小型的外包項目，是做一個產品展示網站，后來他的朋友們也希望做這樣的網站，但要求都有些不同，我們當然不能直接復制粘貼再來一份，有任希望是新聞發(fā)布形式的，有人希望是博客形式的等等，而且因為經費原因不能每個網站租用一個空間。

　　其實這里他們需要的網站結構相似度很高，而且都不是高訪問量網站，如果分成多個虛擬空間來處理，相當于一個相同網站的實例對象很多，這是造成服務器的大量資源浪費。如果整合到一個網站中，共享其相關的代碼和數據，那么對于硬盤、內存、CPU、數據庫空間等服務器資源都可以達成共享，減少服務器資源；而對于代碼，由于是一份實例，維護和擴展都更加容易。

　　那么此時就可以用到享元模式了。UML圖如下：

　　1. 網站抽象類

1 public abstract class WebSite { 2 3 public abstract void use(); 4 5 }

　　2. 具體網站類

1 public class ConcreteWebSite extends WebSite { 2 3 private String name = ""; 4 5 public ConcreteWebSite(String name) { 6 this.name = name; 7 } 8 9 @Override 10 public void use() { 11 System.out.println("網站分類：" + name); 12 } 13 14 }

?　　3. 網絡工廠類

　　這里使用HashMap來作為池，通過put和get方法實現加入池與從池中取的操作。

1 public class WebSiteFactory { 2 3 private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>(); 4 5 //獲得網站分類 6 public WebSite getWebSiteCategory(String key) { 7 if(!pool.containsKey(key)) { 8 pool.put(key, new ConcreteWebSite(key)); 9 } 10 11 return (WebSite)pool.get(key); 12 } 13 14 //獲得網站分類總數 15 public int getWebSiteCount() { 16 return pool.size(); 17 } 18 19 }

?　　4. Client客戶端

　　這里測試用例給了兩種網站，原先我們需要做三個產品展示和三個博客的網站，也即需要六個網站類的實例，但其實它們本質上都是一樣的代碼，可以利用用戶ID號的不同，來區(qū)分不同的用戶，具體數據和模板可以不同，但代碼核心和數據庫卻是共享的。

1 public class Client { 2 3 public static void main(String[] args) { 4 WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory(); 5 6 WebSite fx = factory.getWebSiteCategory("產品展示"); 7 fx.use(); 8 9 WebSite fy = factory.getWebSiteCategory("產品展示"); 10 fy.use(); 11 12 WebSite fz = factory.getWebSiteCategory("產品展示"); 13 fz.use(); 14 15 WebSite fa = factory.getWebSiteCategory("博客"); 16 fa.use(); 17 18 WebSite fb = factory.getWebSiteCategory("博客"); 19 fb.use(); 20 21 WebSite fc = factory.getWebSiteCategory("博客"); 22 fc.use(); 23 24 System.out.println("網站分類總數為：" + factory.getWebSiteCount()); 25 } 26 27 }

?　　運行結果如下：

　　

　　可以看出，雖然我們做了6個網站，但網站分類只有2個。這樣基本算是實現了享元模式的共享對象的目的，但想想上面提到的內部狀態(tài)和外部狀態(tài)，這里實際上沒有體現對象間的不同，只體現了它們的共享部分。

　　5. 用戶類

　　所以我們再加一個用戶類，作為網站類的外部狀態(tài)，并在use()方法中傳遞用戶對象，UML如下：

　　下面添加一個User類。

1 public class User { 2 3 private String name; 4 5 public User(String name) { 6 this.name = name; 7 } 8 9 public String getName() { 10 return name; 11 } 12 13 }

　　然后再對use()方法進行修改，添加參數，以抽象類為例：?public abstract void use(User user);?

　　而客戶端中只需對每一個網站添加一個用戶即可，如：?fx.use(new User("adam"));?

　　（具體內容可參考源碼，源碼地址見最下方）

　　運行結果如下：

　　

　　這樣就可以協(xié)調內部與外部狀態(tài)，哪怕接手了上千個網站的需求，只要要求相同或類似，實際開發(fā)代碼也就是分類的哪幾種。

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　　源碼地址：https://gitee.com/adamjiangwh/GoF

轉載于:https://www.cnblogs.com/Renyi-Fan/p/11029069.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的北风设计模式课程---享元模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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