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(xiàn)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(jié)拍模式 2.什么是輕量級模式 3.解決問題 4.何時使用節(jié)拍模式 5. JDK中的Flyweight 6.下載源代碼

1.節(jié)拍模式

面向?qū)ο蟮木幊淌咕幊套兊煤唵味腥ぁ?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(chuàng)建一個類并通過創(chuàng)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(nèi)部的對象相互協(xié)調(diào)，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(nèi)存，并且可能使應用程序變慢，甚至導致內(nèi)存不足問題。 作為一名優(yōu)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(chuàng)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(shù)屬性具有相似的值，而其中只有少數(shù)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(fā)人員控制。 否則，它們可能會消耗大量內(nèi)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(chuàng)建，并為您提供基本的緩存機制。 它允許您為每種類型創(chuàng)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(chuàng)建）的對象，它將返回您相同的對象，而不是創(chuàng)建新的對象一。

在深入研究Flyweight模式的細節(jié)之前，讓我們考慮以下情形：一個允許用戶在線創(chuàng)建和執(zhí)行程序的站點。 我們現(xiàn)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(chuàng)建和執(zhí)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(zhí)行以查看結(jié)果。

但是現(xiàn)在該網(wǎng)站已開始失去其用戶，原因是該網(wǎng)站運行緩慢。 用戶不再對此感興趣。 該網(wǎng)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(wǎng)站正在爬網(wǎng)。 但是，大量使用并不是網(wǎng)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(zhí)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(zhí)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(xiàn)，以便執(zhí)行代碼。 它有一個方法executes ，它以Code對象為參數(shù)。

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(xiàn)了Platform接口，并提供了execute方法的實現(xiàn)，以執(zhí)行Java中的代碼。

要執(zhí)行該代碼，將創(chuàng)建一個包含該代碼的Code對象和一個用于執(zhí)行該代碼的Platform對象。 代碼如下：

Platform platform = new JavaPlatform(); platform.execute(code);

現(xiàn)在假設，大約有2k個用戶在線并執(zhí)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(zhí)行環(huán)境。 創(chuàng)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(chuàng)建，但在此之前，讓我們看一下Flyweight Pattern的細節(jié)。

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(qū)分的。 舉重運動員不能對其工作環(huán)境進行假設。 這里的關(guān)鍵概念是固有狀態(tài)和外部狀態(tài)之間的區(qū)別。 內(nèi)在狀態(tài)存儲在舉重裝置中； 它包含的信息與舉重環(huán)境無關(guān)，因此可共享。 外在狀態(tài)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(tài)傳遞給flyweight。

考慮一個涉及創(chuàng)建大量對象的應用程序場景，這些對象僅在幾個參數(shù)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(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)在所有對象之間是通用的。 此固有數(shù)據(jù)需要作為正在創(chuàng)建的每個對象的一部分進行創(chuàng)建和維護。 就內(nèi)存使用和性能而言，大量此類對象的整體創(chuàng)建和維護可能非常昂貴。 Flyweight模式可用于此類情況，以設計創(chuàng)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(quán)重可以通過該接口接收外部狀態(tài)并對其進行操作。

混凝土飛艇

• 實現(xiàn)Flyweight接口，并為固有狀態(tài)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(tài)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(chuàng)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(xiàn)有實例或創(chuàng)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(tài)。

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(chuàng)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(tài)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(chuàng)建此類的實例，因此只需將其構(gòu)造函數(shù)保留為私有狀態(tài)，并拋出AssertionError只是為了避免即使在類內(nèi)也意外創(chuàng)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(tài)方法，其參數(shù)為platformType 。 該platformType用作地圖中的鍵，它首先檢查地圖是否已經(jīng)存在具有該鍵的平臺對象。 如果未找到對象，則創(chuàng)建適當?shù)钠脚_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(xiàn)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(chuàng)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(nèi)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(xiàn)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(chuàng)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(zhí)行代碼。 后來，我們對返回的對象調(diào)用了execute方法，從而繞過了它的Code對象。

我們執(zhí)行相同的過程，即創(chuàng)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(chuàng)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(jīng)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(chuàng)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(chuàng)建3個平臺對象。

4.何時使用節(jié)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(shù)量巨大，因此存儲成本很高。
• 大多數(shù)對象狀態(tài)可以是外部的。
• 一旦刪除了外部狀態(tài)，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(guān)于節(jié)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

創(chuàng)作挑戰(zhàn)賽新人創(chuàng)作獎勵來咯，堅持創(chuàng)作打卡瓜分現(xiàn)金大獎

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的举重设计模式示例的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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