3.3Java設計模式快速入門之享元模式
3.3.1概念
享元模式（Flyweight Pattern）主要用於減少創建對象的數量，以減少內存佔用和提高性能。這種類型的設計模式屬於結構型模式，它提供了減少對象數量從而改善應用所需的對象結構的方式。
享元模式嘗試重用現有的同類對象，如果未找到匹配的對象，則創建新對象。我們將通過創建 5 個對象來畫出 20 個分佈於不同位置的圓來演示這種模式。由於只有 5 種可用的顏色，所以 color 屬性被用來檢查現有的 Circle 對象。
3.3.2意圖
運用共享技術有效地支持大量細粒度的對象。
3.3.3主要解決
在有大量對象時，有可能會造成內存溢出，我們把其中共同的部分抽象出來，如果有相同的業務請求，直接返回在內存中已有的對象，避免重新創建。
3.3.4何時使用
- 系統中有大量對象。
- 這些對象消耗大量內存。
- 這些對象的狀態大部分可以外部化。
- 這些對象可以按照內蘊狀態分爲很多組，當把外蘊對象從對象中剔除出來時，每一組對象都可以用一個對象來代替。
- 系統不依賴於這些對象身份，這些對象是不可分辨的。
3.3.5如何解決
- 用唯一標識碼判斷，如果在內存中有，則返回這個唯一標識碼所標識的對象。
3.3.6關鍵代碼
- 用HashMap存儲這些對象。
3.3.7應用實例
- JAVA 中的 String，如果有則返回，如果沒有則創建一個字符串保存在字符串緩存池裏面。
- 數據庫的數據池。
3.3.8 優點
- 大大減少對象的創建，降低系統的內存，使效率提高。
3.3.9缺點
- 提高了系統的複雜度，需要分離出外部狀態和內部狀態，而且外部狀態具有固有化的性質，不應該隨着內部狀態的變化而變化，否則會造成系統的混亂。
3.3.10使用場景
- 系統有大量相似對象。
- 需要緩衝池的場景。
3.3.11注意事項
- 注意劃分外部狀態和內部狀態，否則可能會引起線程安全問題。
- 這些類必須有一個工廠對象加以控制。
3.3.12實現
我們將創建一個 Shape 接口和實現了 Shape 接口的實體類 Circle。下一步是定義工廠類 ShapeFactory。
ShapeFactory 有一個 Circle 的 HashMap，其中鍵名爲 Circle 對象的顏色。無論何時接收到請求，都會創建一個特定顏色的圓。ShapeFactory 檢查它的 HashMap 中的 circle 對象，如果找到 Circle 對象，則返回該對象，否則將創建一個存儲在 hashmap 中以備後續使用的新對象，並把該對象返回到客戶端。
FlyWeightPatternDemo，我們的演示類使用 ShapeFactory 來獲取 Shape 對象。它將向 ShapeFactory 傳遞信息（red / green / blue/ black / white），以便獲取它所需對象的顏色。
步驟1創建一個接口。
public interface Shape {
void draw();
}
步驟2創建實現接口的實體類。
public class Circle implements Shape {
private String color;
private int x;
private int y;
private int radius;
public Circle(String color){
this.color = color;
}
public void setX(int x) {
this.x = x;
}
public void setY(int y) {
this.y = y;
}
public void setRadius(int radius) {
this.radius = radius;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color
+", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius);
}
}
步驟3創建一個工廠，生成基於給定信息的實體類的對象。
import java.util.HashMap;
public class ShapeFactory {
private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap<>();
public static Shape getCircle(String color) {
Circle circle = (Circle)circleMap.get(color);
if(circle == null) {
circle = new Circle(color);
circleMap.put(color, circle);
System.out.println("Creating circle of color : " + color);
}
return circle;
}
}
步驟4使用該工廠，通過傳遞顏色信息來獲取實體類的對象。
public class FlyweightPatternDemo {
private static final String colors[] =
{ "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
public static void main(String[] args) {
for(int i=0; i < 20; ++i) {
Circle circle =
(Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
circle.setX(getRandomX());
circle.setY(getRandomY());
circle.setRadius(100);
circle.draw();
}
}
private static String getRandomColor() {
return colors[(int)(Math.random()*colors.length)];
}
private static int getRandomX() {
return (int)(Math.random()*100 );
}
private static int getRandomY() {
return (int)(Math.random()*100);
}
}
步驟5執行程序，輸出結果：
Creating circle of color : Black
Circle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100
Creating circle of color : Green
Circle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100
Creating circle of color : White
Circle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100
Creating circle of color : Red
Circle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100
Creating circle of color : Blue
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 13, y :4, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 21, y :21, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 55, y :86, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 90, y :70, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 78, y :3, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y :89, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 3, y :91, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 62, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 97, y :61, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 86, y :12, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 38, y :93, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 76, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 95, y :82, radius :100
步驟6查看類關係圖
