定义
享元模式是对象的结构模式,享元模式以共享的方式高效的支持大量的细粒度对象,主要用于减少创建对象的数量,以减少内存占用和提高性能
享元对象能做到共享的关键在于区分了内蕴状态和外蕴状态
内蕴状态是存储在享元对象内部的,并且是不会随环境的改变而有所不同,因此,一个享元对象可以具有内蕴状态并且可以共享
外蕴状态是随着环境的改变而改变的,并且是不可以共享的状态,享元对象的外蕴状态必须是由客户端保存,并且是在享元对象创建之后,在需要使用的时候再传到享元对象内部
外蕴状态不可以影响享元对象的内蕴状态,换句话说,它们是相互独立的
意图
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象
主要解决问题
在有大量对象时,有可能会造成内存溢出,我们把其*同的部分抽象出来,如果有相同的业务请求,直接返回在内存中已有的对象,避免重新创建
何时使用
系统中存在大量的对象,并且消耗了大量的内存,这些对象的状态大部分可以外部化,这些对象可以按照内蕴状态分为很多组,当把外蕴对象从对象中剔除出来时,每一组对象都可以用一个对象来代替
优缺点
优点:
大大减少对象的创建,降低系统的内存,使效率提高
缺点:
使得系统更加复杂,为了使对象可以共享,需要将一些状态外部化
结构
涉及的角色:
- 抽象享元(Flyweight)角色:所有具体享元类的超类,为这些类规定需要实现的接口
- 具体享元(ConcreteFlyweight)角色:实现抽象享元角色规定的接口,如果有内蕴状态的话,必须为内蕴状态提供存储空间,享元对象的内蕴状态必须与所处的环境无关,从而使得享元对象可以在系统*存
- 享元(FlyweightFactory)工厂角色:负责创建和管理享元角色,本角色必须保证享元对象可以被系统适当的共享,当客户端调用享元对象的时候,享元工厂会检查系统中是不是已经有了符合要求的享元对象,如果有了就提供这个对象,如果没有享元工厂就应当创建一个合适的享元对象
- 客户端(Client)角色:本角色需要维护一个对所有享元对象的引用,需要自行存储所有享元对象的外蕴状态
对应源码如下:
public abstract class Flyweight {
/** 一个示意性的方法,参数state是外蕴状态 */
public abstract void operation(String state);
}
public class ConcreteFlyweight extends Flyweight {
private int intrinsicState;
public ConcreteFlyweight(int intrinsicState) {
this.intrinsicState = intrinsicState;
}
/**
* 外蕴状态作为参量传入
* 改变方法的行为
* 并不改变对象的内蕴状态
*/
@Override
public void operation(String state) {
System.out.println("内蕴状态:" + intrinsicState + ",,外蕴状态:" + state);
}
}
public class FlyweightFactory {
private Map<String, Flyweight> map = new HashMap();
private Flyweight flyweight;
public FlyweightFactory() {
}
//内蕴状态作为参量传入
public Flyweight factory(int state) {
if (map.containsKey(state)) {
return map.get(state);
} else {
Flyweight fly = new ConcreteFlyweight(state);
map.put(String.valueOf(state), fly);
return fly;
}
}
public void checkFlyweight() {
Flyweight fly;
int i = 0;
Iterator iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry e = (Map.Entry) iterator.next();
System.out.println("Item " + (++i) + ":" + e.getKey());
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
Flyweight flyweight = factory.factory(888);
flyweight.operation("第一次");
flyweight = factory.factory(999);
flyweight.operation("第二次");
flyweight = factory.factory(888);
flyweight.operation("第三次");
System.out.println();
factory.checkFlyweight();
}
}
奶茶摊位的例子
在这个奶茶摊位上,有一系列口味的奶茶,客人来了之后拿到奶茶付了钱就走了,奶茶有内蕴状态,也就是它的口味,没有外部环境影响,也就是没有外蕴状态
如果在系统中,对每一杯奶茶都创建一个对象的话,那么就会创建出很多细小的对象出来,如果按照奶茶的口味区分,每一种口味的奶茶都只创建一个对象,然后共享
下面使用代码实现:
抽象享元角色,也就是每一种奶茶口味需要实现的接口:
public abstract class Order {
/** 将咖啡卖给客人 */
public abstract void sellingCoffee();
/** 返回奶茶的口味 */
public abstract String getFlavor();
}
具体享元角色,奶茶口味实现抽象享元角色提供的接口:
public class Flavor extends Order {
private String flavor;
public Flavor(String flavor) {
this.flavor = flavor;
}
@Override
public void sellingCoffee() {
System.out.println("将奶茶卖给客人,奶茶口味为:" + this.flavor);
}
@Override
public String getFlavor() {
return this.flavor;
}
}
摊主提供奶茶,也就是享元工厂,负责创建和管理享元角色:
public class FlavorFactory {
private Order[] flavors = new Flavor[10];
private int ordersMade = 0;
private int totalFlavors = 0;
/** 根据所需要的口味提供奶茶 */
public Order getOrder(String flavor) {
if (ordersMade > 0) {
for (int i=0; i<ordersMade; i++) {
if (flavor.equals(flavors[i].getFlavor())) {
return flavors[i];
}
}
}
flavors[ordersMade] = new Flavor(flavor);
totalFlavors++;
return flavors[ordersMade++];
}
/** 返回所有的奶茶口味 */
public int getTotalFlavors() {
return totalFlavors;
}
}
客户端:
public class Client {
private static Order[] flavors = new Flavor[10];
private static int ordersMade = 0;
private static FlavorFactory factory;
private static void taskOrder(String flavor) {
flavors[ordersMade++] = factory.getOrder(flavor);
}
public static void main(String[] args) {
factory = new FlavorFactory();
taskOrder("原味");
taskOrder("香蕉");
taskOrder("原味");
taskOrder("草莓");
taskOrder("草莓");
for (int i=0; i<ordersMade; i++) {
flavors[i].sellingCoffee();
}
System.out.println("总共买奶茶人数:" + ordersMade);
System.out.println("总共卖出奶茶口味数:" + factory.getTotalFlavors());
}
}
可以看到,虽然客人买了5杯奶茶,但是奶茶的口味只有三种
奶茶店的例子
奶茶摊位没有提供桌椅给客人,也就是没有外部环境影响,现在奶茶店提供了桌椅,那么桌椅就是外蕴状态
抽象享元角色,也就是每一种奶茶口味需要实现的接口:
public abstract class Order {
/** 将咖啡卖给客人 */
public abstract void sellingCoffee(Table table);
/** 返回奶茶的口味 */
public abstract String getFlavor();
}
具体享元角色,奶茶口味实现抽象享元角色提供的接口:
public class Flavor extends Order {
private String flavor;
public Flavor(String flavor) {
this.flavor = flavor;
}
@Override
public void sellingCoffee(Table table) {
System.out.println("将奶茶卖给客人,奶茶口味为:" + this.flavor + ",客人所坐桌子号码为:" + table.getNumber());
}
@Override
public String getFlavor() {
return this.flavor;
}
}
奶茶店提供奶茶,也就是享元工厂,负责创建和管理享元角色:
public class FlavorFactory {
private Order[] flavors = new Flavor[10];
private int ordersMade = 0;
private int totalFlavors = 0;
/** 根据所需要的口味提供奶茶 */
public Order getOrder(String flavor) {
if (ordersMade > 0) {
for (int i=0; i<ordersMade; i++) {
if (flavor.equals(flavors[i].getFlavor())) {
return flavors[i];
}
}
}
flavors[ordersMade] = new Flavor(flavor);
totalFlavors++;
return flavors[ordersMade++];
}
/** 返回所有的奶茶口味 */
public int getTotalFlavors() {
return totalFlavors;
}
}
环境角色,桌椅:
public class Table {
/** 桌子号码 */
private int number;
public Table(int number) {
this.number = number;
}
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
}
客户端:
public class Client {
private static Order[] flavors = new Flavor[10];
private static int ordersMade = 0;
private static FlavorFactory factory;
private static void taskOrder(String flavor) {
flavors[ordersMade++] = factory.getOrder(flavor);
}
public static void main(String[] args) {
factory = new FlavorFactory();
taskOrder("原味");
taskOrder("香蕉");
taskOrder("原味");
taskOrder("草莓");
taskOrder("草莓");
for (int i=0; i<ordersMade; i++) {
flavors[i].sellingCoffee(new Table(i+1));
}
System.out.println("总共买奶茶人数:" + ordersMade);
System.out.println("总共卖出奶茶口味数:" + factory.getTotalFlavors());
}
}
在什么情况下使用享元模式
- 一个系统中有大量的对象
- 这些对象消耗大量的内存
- 这些对象的状态中大部分都可以外部化
- 这些对象可以按照内蕴状态分为很多组,当把外蕴状态从对象中剔除时,每一个组都可以用一个对象代替
- 软件系统不依赖这些对象的身份,即这些对象可以是不可分辨的