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
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象
在有大量对象时,有可能会造成内存溢出,我们把其中共同的部分抽象出来,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
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
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中共存享元(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(); }}
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()); }}