举重设计模式示例
本文是我們名為“ Java設計模式 ”的學院課程的一部分。
在本課程中，您將深入研究大量的設計模式，并了解如何在Java中實現和利用它們。 您將了解模式如此重要的原因，并了解何時以及如何應用模式中的每一個。 在這里查看 ！
目錄
1.節拍模式 2.什么是輕量級模式 3.解決問題 4.何時使用節拍模式 5. JDK中的Flyweight 6.下載源代碼1.節拍模式
面向對象的編程使編程變得簡單而有趣。 通過將真實世界的實體建模到編程世界中，它使程序員的工作更加輕松。 程序員創建一個類并通過創建一個對象來實例化它。 該對象建模真實世界的實體，應用程序內部的對象相互協調，以完成所需的工作。
但是有時太多的對象會使速度變慢。 太多的對象可能會占用大量內存，并且可能使應用程序變慢，甚至導致內存不足問題。 作為一名優秀的程序員，應該跟蹤實例化的對象并控制應用程序中的對象創建。 當我們有很多相似的對象并且池中的兩個對象之間沒有太大差異時，尤其如此。
有時，應用程序中的對象可能具有極大的相似性，并且具有相似的種類（此處相似的種類意味著它們的大多數屬性具有相似的值，而其中只有少數具有不同的值）。 如果它們也是很重的對象，則應由應用程序開發人員控制。 否則，它們可能會消耗大量內存，并最終使整個應用程序變慢。
Flyweight模式旨在控制此類對象的創建，并為您提供基本的緩存機制。 它允許您為每種類型創建一個對象（此處的類型因該對象的屬性而異），并且如果您請求具有相同屬性（已創建）的對象，它將返回您相同的對象，而不是創建新的對象一。
在深入研究Flyweight模式的細節之前，讓我們考慮以下情形：一個允許用戶在線創建和執行程序的站點。 我們現在將討論該場景，稍后將嘗試使用Flyweight模式解決該問題。
X編程站點允許用戶使用自己喜歡的編程語言來創建和執行程序。 它為您提供了大量的編程語言選項。 您選擇一個，用它編寫程序并執行以查看結果。
但是現在該網站已開始失去其用戶，原因是該網站運行緩慢。 用戶不再對此感興趣。 該網站非常受歡迎，有時可能有成千上萬的程序員在使用它。 因此，該網站正在爬網。 但是，大量使用并不是網站速度緩慢的真正問題。 讓我們看一下該站點的核心程序，該程序允許用戶運行和執行其程序，真正的問題將在此處顯示。
package com.javacodegeeks.patterns.flyweightpattern;public class Code {private String code;public String getCode() {return code;}public void setCode(String code) {this.code = code;}}上面的類用于設置程序員完成的代碼，以使其執行。 Code對象是一個輕量級的簡單對象，具有屬性code以及其setter和getter。
package com.javacodegeeks.patterns.flyweightpattern;public interface Platform {public void execute(Code code); }Platform接口由語言特定的平臺實現，以便執行代碼。 它有一個方法executes ，它以Code對象為參數。
package com.javacodegeeks.patterns.flyweightpattern;public class JavaPlatform implements Platform {public JavaPlatform(){System.out.println("JavaPlatform object created");}@Overridepublic void execute(Code code) {System.out.println("Compiling and executing Java code.");}}上面的類實現了Platform接口，并提供了execute方法的實現，以執行Java中的代碼。
要執行該代碼，將創建一個包含該代碼的Code對象和一個用于執行該代碼的Platform對象。 代碼如下：
Platform platform = new JavaPlatform(); platform.execute(code);現在假設，大約有2k個用戶在線并執行他們的代碼，這導致2k個Code對象和2k Platform對象。 Code對象是一個輕量級的對象，每個用戶代碼也應該有一個Code對象。 但是， Platform是一個沉重的對象，用于設置執行環境。 創建過多的Platform對象非常耗時，并且是繁重的工作。 我們需要控制可以使用Flyweight Pattern完成的Platform對象的創建，但在此之前，讓我們看一下Flyweight Pattern的細節。
2.什么是輕量級模式
Flyweight模式的目的是使用共享對象來有效地支持大量細粒度的對象。 flyweight是一個共享對象，可以同時在多個上下文中使用。 在每個上下文中，flyweight都充當一個獨立的對象–與未共享的對象實例是無法區分的。 舉重運動員不能對其工作環境進行假設。 這里的關鍵概念是固有狀態和外部狀態之間的區別。 內在狀態存儲在舉重裝置中； 它包含的信息與舉重環境無關，因此可共享。 外在狀態取決于飛重的上下文并隨其變化，因此無法共享。 客戶對象負責在需要時將外部狀態傳遞給flyweight。
考慮一個涉及創建大量對象的應用程序場景，這些對象僅在幾個參數方面是唯一的。 換句話說，這些對象包含一些固有的，不變的數據，這些數據在所有對象之間是通用的。 此固有數據需要作為正在創建的每個對象的一部分進行創建和維護。 就內存使用和性能而言，大量此類對象的整體創建和維護可能非常昂貴。 Flyweight模式可用于此類情況，以設計創建對象的更有效方法。
這是Flyweight設計模式的類圖：
圖1
飛行重量
- 聲明一個接口，權重可以通過該接口接收外部狀態并對其進行操作。
混凝土飛艇
- 實現Flyweight接口，并為固有狀態添加存儲（如果有）。 ConcreteFlyweight對象必須是可共享的。 它存儲的任何狀態都必須是固有的。 也就是說，它必須獨立于ConcreteFlyweight對象的上下文。
FlyweightFactory
- 創建和管理重量級對象。
- 確保飛行重量正確共享。 當客戶端請求一個flyweight時，FlyweightFactory對象提供一個現有實例或創建一個實例（如果不存在）。
客戶
- 維護對輕量化的參考。
- 計算或存儲飛行重量的外部狀態。
3.解決問題
為了解決上述問題，我們將提供一個平臺工廠類，該類將控制Platform對象的創建。
package com.javacodegeeks.patterns.flyweightpattern;import java.util.HashMap; import java.util.Map;public final class PlatformFactory {private static Map<String, Platform> map = new HashMap<>();private PlatformFactory(){throw new AssertionError("Cannot instantiate the class");}public static synchronized Platform getPlatformInstance(String platformType){Platform platform = map.get(platformType);if(platform==null){switch(platformType){case "C" : platform = new CPlatform(); break;case "CPP" : platform = new CPPPlatform(); break;case "JAVA" : platform = new JavaPlatform(); break;case "RUBY" : platform = new RubyPlatform(); break; }map.put(platformType, platform);}return platform;}}上面的類包含一個靜態映射，其中包含一個String對象作為鍵，一個Platform類型的對象作為其值。 我們不想創建此類的實例，因此只需將其構造函數保留為私有狀態，并拋出AssertionError只是為了避免即使在類內也意外創建了該對象。
此類的主要方法也是唯一方法是getPlatformInstance方法。 這是一個靜態方法，其參數為platformType 。 該platformType用作地圖中的鍵，它首先檢查地圖是否已經存在具有該鍵的平臺對象。 如果未找到對象，則創建適當的平臺對象，將其放入地圖中，然后該方法返回該對象。 下次，當請求相同的平臺類型對象時，將返回相同的現有對象，而不是新的對象。
另外，請注意， getPlatformInstance方法是synchronized ，以便在檢查和創建對象實例時提供線程安全。 在上面的示例中，沒有共享對象的任何內在屬性，而只有外部屬性，即由客戶端代碼提供的代碼對象。
現在，讓我們測試代碼。
package com.javacodegeeks.patterns.flyweightpattern;public class TestFlyweight {public static void main(String[] args) {Code code = new Code();code.setCode("C Code...");Platform platform = PlatformFactory.getPlatformInstance("C");platform.execute(code);System.out.println("-------------------------------------");code = new Code();code.setCode("C Code2...");platform = PlatformFactory.getPlatformInstance("C");platform.execute(code);System.out.println("-------------------------------------");code = new Code();code.setCode("JAVA Code...");platform = PlatformFactory.getPlatformInstance("JAVA");platform.execute(code);System.out.println("-------------------------------------");code = new Code();code.setCode("JAVA Code2...");platform = PlatformFactory.getPlatformInstance("JAVA");platform.execute(code);System.out.println("-------------------------------------");code = new Code();code.setCode("RUBY Code...");platform = PlatformFactory.getPlatformInstance("RUBY");platform.execute(code);System.out.println("-------------------------------------");code = new Code();code.setCode("RUBY Code2...");platform = PlatformFactory.getPlatformInstance("RUBY");platform.execute(code);}}上面的代碼將導致以下輸出：
CPlatform object created Compiling and executing C code. ------------------------------------- Compiling and executing C code. ------------------------------------- JavaPlatform object created Compiling and executing Java code. ------------------------------------- Compiling and executing Java code. ------------------------------------- RubyPlatform object created Compiling and executing Ruby code. ------------------------------------- Compiling and executing Ruby code.在上面的類中，我們首先創建了一個Code對象，并在其中設置了C代碼。 然后，我們要求PlatformFactory提供C平臺來執行代碼。 后來，我們對返回的對象調用了execute方法，從而繞過了它的Code對象。
我們執行相同的過程，即創建和設置Code對象，然后請求特定于代碼的平臺對象。 輸出清楚地表明，平臺對象只是在第一次請求時創建的； 在下一次嘗試中，將返回相同的對象。
其他特定于平臺的類類似于已經顯示的JavaPlatform類。
package com.javacodegeeks.patterns.flyweightpattern;public class CPlatform implements Platform {public CPlatform(){System.out.println("CPlatform object created");}@Overridepublic void execute(Code code) {System.out.println("Compiling and executing C code.");}}package com.javacodegeeks.patterns.flyweightpattern;public class CPPPlatform implements Platform{public CPPPlatform(){System.out.println("CPPPlatform object created");}@Overridepublic void execute(Code code) {System.out.println("Compiling and executing CPP code.");}}package com.javacodegeeks.patterns.flyweightpattern;public class RubyPlatform implements Platform{public RubyPlatform(){System.out.println("RubyPlatform object created");}@Overridepublic void execute(Code code) {System.out.println("Compiling and executing Ruby code.");}}如果我們重新考慮2k用戶同時使用該站點，則將精確地創建2k輕量級Code對象，并且僅實例化4個重量級平臺對象。 請注意，考慮到每種語言至少有一個用戶，我們說的是4個平臺對象。 例如，如果假設沒有用戶使用Ruby進行編碼，則在該場景中僅創建3個平臺對象。
4.何時使用節拍模式
Flyweight模式的有效性在很大程度上取決于其使用方式和位置。 當滿足以下所有條件時，應用Flyweight模式：
- 應用程序使用大量對象。
- 由于對象數量巨大，因此存儲成本很高。
- 大多數對象狀態可以是外部的。
- 一旦刪除了外部狀態，許多對象組可能會被相對較少的共享對象替換。
- 該應用程序不依賴于對象標識。 由于可以共享輕量級對象，因此對于概念上不同的對象，身份測試將返回true。
5. JDK中的Flyweight
以下是JDK中Flyweight模式的用法。
- java.lang.Integer#valueOf(int) （也適用于Boolean，Byte，Character，Short和Long）
6.下載源代碼
這是關于節拍模式的一課。 您可以在此處下載源代碼： Flyweight Pattern Project
翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2015/09/flyweight-design-pattern.html
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