设计模式【10】-- 顺便看看享元模式
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开局还是那种图,各位客官往下看...
享元模式是什么?
享元模式(FlyWeight
),是结构型模式的一种,主要是为了减少创建对象的数量,减少内存占用以及提高性能。说到这里,不知道你是否会想到池技术,比如String
常量池,数据库连接池,缓冲池等等,是的,这些都应用了享元模式。
比如,有一些对象,创建时候需要资源比较多,创建成本比较高,内存开销比较大,如果我们一直创建,机器吃不消,那么我们就想到了池化技术,把创建好的对象放在里面,需要时,去池子里面取就可以了,也就是大家共享了池子里面的对象,这就是共享。
听名字,就很共享单车:
享元模式的特点
一般而言,享元对象需要在不同的场景下使用,那状态如果可随意修改,就容易造成混乱,出错的概率大大增加。但是如果所有的内部属性都是不可修改的,貌似也不是十分灵活,因此为了在稳定和灵活性之间找到平衡点,一般的享元对象,都会将内部属性划分为两大类:
- 内部状态:不可变,且在多个地方中共享,重复使用的部分,只能通过构造函数设值
- 外部状态:每个对象,在不同场景下,可能存在不一样的状态,可以修改
- 单纯享元模式:在单纯享元模式中,所有的具体享元类都是可以共享的,不存在非共享具体享元类。
- 复合享元模式:将一些单纯享元对象使用组合模式加以组合,还可以形成复合享元对象,这样的复合享元对象本身不能共享,但是它们可以分解成单纯享元对象,而后者则可以共享
这里我们说的是单纯享元模式,享元模式一般会有几种对象:
- 享元接口或则抽象类(
Flyweight
):在接口或者抽象类中声明定义了公共的方法,可以对外提供部分能力,或者按需提供数据。 - 具体的享元实现类(
ConcreteFlyweight
):实现了抽象享元类,在内部有一部分数据是不可变的,实现接口的时候,会对外提供一部分能力或者数据。 - 享元工厂(
FlyweightFactory
): 享元工厂主要是用来创建和管理享元对象的,将各种类型的享元对象放到一个池子里,一般是键值对的形式存在,当然也可以是其他的类型,如果初次获取一个对象,需要先创建,如果池子里已经有该对象,那么就可以直接返回了。
实现
举个小栗子,比如我们出去玩耍需要购买飞机票,假设一架航班的唯一性是与航班号,出发时间,到达时间相关,用户喜欢通过航班号,来查询航班的相关信息,首先我们需要创建航班一个接口:
具体的航班类Flight
:
航班搜索工厂类FlightSearchFactory
:
模拟客户端请求:
我们可以看到打印出了以下信息:
但是,上面的有一个问题,每次来访问,都会创建一个对象,坐同一个航班的人,理论上查询的是相同的数据才对,这部分其实可以共享的,复用来提高效率,何乐而不为呢?
怎么缓存呢?
我们一般用HashMap
来缓存,只需要将唯一识别的key
定义好即可:
测试代码:
测试结果:
可以看到如果缓存里面有,那么就不会重新构建对象,可以达到共享对象的目的,我们平时在项目里面使用的各种连接池,比如Redis
连接池,Mysql
连接池等等,这些资源本质上都比较宝贵,我们可以共享。
JDK
中Integer
其实也用了缓存的技术,因为大家常用的都是较小的数值,所以默认Integer
如果使用valuesOf(int i)
方法获取,就会优先读取缓存内容:
我们可以看到如果在low
和high
范围内的数据,就会从缓存里面获取,否则会直接新建一个对象,那么low
和high
的范围多大呢?
high
是动态变化的,但是high
是有断言的,必须大于等于127
:assert IntegerCache.high >= 127;
,而范围可以从java.lang.Integer.IntegerCache.high
这个配置项读取出来:
测试一下:
从上面的结果可以看出实际上Integer
从-128
到127
被缓存了,也验证了我们的结果,注意必须使用Integer.valueOf()
这个办法,要是使用构造器new Integer()
,创建出来必定是新的对象。
总结
- 优点:如果有很多相似或者重复的对象,使用享元模式,可以节省空间
- 缺点:如果重用很多,不同地方还做了特殊化处理,代码复杂度增加
设计模式其实是在软件工程的不断摸索中,总结出来的常用的一种设计思路,并不是非用不可,不是银弹,但是总有值得我们学习的地方,了解它这般设计的好处,不断的改进我们写代码,即使每次一点点改进。曾经听过一句话:看见别人写得不优雅的代码就有想重构它的冲动,可以多读读自己写的代码,然后写得更好(大致是这个意思)。共勉!
【作者简介】:
秦怀,公众号【秦怀杂货店】作者,个人网站:http://aphysia.cn,技术之路不在一时,山高水长,纵使缓慢,驰而不息。
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