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享元模式

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概述

使用共享对象可有效的支持大量细粒度的对象。享元对象能做到共享的关键是区分内部状态和外部状态。

  • 内部状态是存储在享元对象内部的、可以共享的信息，并且不会随环境改变而改变。
  • 外部状态是随环境改变而改变且不可以共享的状态。享元对象的外部状态必须又客户端保存，并在享元对象被创建之后，在需要使用的时候再传入到享元对象内部。

类图

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角色

  • 抽象享元（Flyweight）角色：  
    该角色对享元类进行抽象，需要外部状态操作可以通过参数的形式将外部状态传入。
  • 具体享元（ConcreteFlyweight）角色：  
    该角色实现抽象享元定义的业务，注意享元对象的内部状态必须与环境无关，从而使得享元对象可以在系统内共享。
  • 享元工厂（FlyweightFactory）角色：  
    该角色就是构造一个池容器，负责创建和管理享元角色，并提供从池容器中获得对象的方法，保证享元对象可以被系统适当的共享。当一个客户端对象请求一个享元对象时，享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象。如果存在直接提供；否则创建一个合适的对象。
  • 客户端（Client)角色：  
    该角色需要自行存储所有享元对象的外部状态。

示例

Flyweight.java

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public interface Flyweight{
	public abstract void operation(String extrinsicState);
}

ConcreteFlyweight.java

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public class ConcreteFlyweight implements Flyweight{
	private String intrinsicState;//内部状态
    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState){
    	this.intrinsicState=intrinsicState;
    }
    public void operation(String extrinsicState){
    	System.out.println("内部状态"+intrinsicState
        				+"外部状态"+extrinsicState);
    }
}

FlyweightFactory.java

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public class FlyweightFactory{
	private static Map<String,Flyweight> pool=new HashMap<String,Flyweight>();
    private FlyweightFactory(){}
    public static Flyweight getFlyweight(String intrinsicState){
    	Flyweight flyweight=pool.get(intrinsicState);
        if(flyweight==null){
        	flyweight=new ConcreteFlyweight(intrinsicState);
            pool.put(intrinsicState,flyweight);
        }
        return flyweight;
    }

}

应用

优点

享元模式的优点在于大幅减少内存中对象的数量，降低程序的内存的占用，提高性能。

缺点

  • 享元模式增加了系统的复杂性，需要分出外部状态和内部状态，而且内部状态具有固化特性，不应该随外部状态改变而改变，这使得程序的逻辑复杂化。
  • 享元模式将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间边长。

场景

  • 系统中有大量的相似对象，这些对象耗费大量内存。
  • 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，即对象没有特定身份
  • 需要缓冲池的场景。

Java基础类库中大量使用了享元模式：String、Integer、Boolean、Character、等。都是通过享元模式提供了内部的池化机制。

实例

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