设计模式：享元（FlyWeight）模式
设计模式：享元（FlyWeight）模式
一、前言
享元（FlyWeight）模式顾名思义，既是轻量级的，原因就是享元，共享元素，这里的元素指的是对象。如何共享对象，那就是在检测对象产生的时候，如果产生的是同一个对象，那么直接使用已经产生的，听起来很像是单例模式，其实享元模式的内部实现就是很类似与单例模式的懒汉模式。享元的好处就是，在某些场景下可以节省内存，从而使得程序的性能得到提升。
那么到底什么对象是可以共享的呢？！比如操作系统安装的时候就已经自动保存的图标、字体等等东西，这些东西是可以共享的，我们可以拿来直接使用，比如说word上面的字体，这些都是享元，因为不会发生改变，属于intrinsic（固有的，内在的，本质的），而有的对象是不能共享的，被称为extrinsic（外在的），本例之中自己使用TXT文档创建了几个字体，分别表示0,1,2...然后使用程序读取这些字体生成一个对象，这样的对象不能改变，因此可以用来共享。学过计算机高级结构的都知道，共享的内存一定要保证一致性，发生改变的时候也同步更新，而这里的享元从始至终都没有发生过改变，因此可以作为共享变量。
二、代码
文本文件：
BigChar类：（单个字符所表达的类）
1 package zyr.dp.flyweight; 2 3 import java.io.BufferedReader; 4 import java.io.FileNotFoundException; 5 import java.io.FileReader; 6 import java.io.IOException; 7 8 public class BigChar { 9 10 private char charname; 11 private String frontData; 12 public BigChar(char charname){ 13 this.charname=charname; 14 try { 15 BufferedReader br=new BufferedReader(new FileReader("big"+charname+".txt")); 16 StringBuffer sb=new StringBuffer(); 17 String line; 18 while((line=br.readLine())!=null){ 19 sb.append(line+"\n"); 20 } 21 br.close(); 22 frontData=sb.toString(); 23 } catch (FileNotFoundException e) { 24 e.printStackTrace(); 25 } catch (IOException e) { 26 // TODO Auto-generated catch block 27 e.printStackTrace(); 28 } 29 } 30 public void print(){ 31 System.out.println(frontData); 32 } 33 }
BigCharFactory 类：
1 package zyr.dp.flyweight; 2 3 import java.util.HashMap; 4 5 public class BigCharFactory { 6 7 private HashMap pool=new HashMap(); 8 9 private static BigCharFactory bigCharFactory=new BigCharFactory(); 10 11 private BigCharFactory(){ 12 13 } 14 15 public static BigCharFactory getInstance(){ 16 return bigCharFactory; 17 } 18 19 public synchronized BigChar getBigChar(char name){ 20 BigChar bigchar=(BigChar)pool.get(""+name); 21 if(bigchar==null){ 22 bigchar=new BigChar(name); 23 pool.put(""+name, bigchar); 24 } 25 return bigchar; 26 } 27 public BigChar getBigCharNotUsed(char name){ 28 return new BigChar(name); 29 } 30 31 }
BigString类：
1 package zyr.dp.flyweight; 2 3 public class BigString { 4 5 private BigChar [] bigchars; 6 public BigString(String word,boolean isUsed){ 7 if(isUsed == true){ 8 bigchars=new BigChar[word.length()]; 9 BigCharFactory bf=BigCharFactory.getInstance(); 10 for(int i=0;i<word.length();i++){ 11 bigchars[i]=bf.getBigChar(word.charAt(i)); 12 } 13 }else{ 14 bigchars=new BigChar[word.length()]; 15 BigCharFactory bf=BigCharFactory.getInstance(); 16 for(int i=0;i<word.length();i++){ 17 bigchars[i]=bf.getBigCharNotUsed(word.charAt(i)); 18 } 19 } 20 } 21 22 public void print(){ 23 for(int i=0;i<bigchars.length;i++){ 24 bigchars[i].print(); 25 } 26 } 27 }
Main类：
1 package zyr.dp.flyweight; 2 3 public class Main { 4 5 public static void main(String[] args) { 6 String name="221100"; 7 testMemory( name, false); 8 testMemory( name, true); 9 } 10 public static void testMemory(String name,boolean isUsed){ 11 System.out.println("是否使用轻量级："+isUsed); 12 BigString bs=new BigString(name,isUsed); 13 bs.print(); 14 countMemory(); 15 System.out.println("================="); 16 } 17 public static void countMemory(){ 18 Runtime.getRuntime().gc(); 19 System.out.println("已使用内存:"+(Runtime.getRuntime().totalMemory()-Runtime.getRuntime().freeMemory())); 20 } 21 }
运行结果：
是否使用轻量级：false ---****------ -------*----- --------*---- -----**------ ----*-------- --*******---- ---****------ -------*----- --------*---- -----**------ ----*-------- --*******---- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- ----*****---- ---*-----*--- --*-------*-- --*-------*-- ---*-----*--- ----*****---- ----*****---- ---*-----*--- --*-------*-- --*-------*-- ---*-----*--- ----*****---- 已使用内存:879440 ================= 是否使用轻量级：true ---****------ -------*----- --------*---- -----**------ ----*-------- --*******---- ---****------ -------*----- --------*---- -----**------ ----*-------- --*******---- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- -----**----- ----*****---- ---*-----*--- --*-------*-- --*-------*-- ---*-----*--- ----*****---- ----*****---- ---*-----*--- --*-------*-- --*-------*-- ---*-----*--- ----*****---- 已使用内存:876928 =================
三、总结
在我们的程序中，使用了单例模式，同时为了享元，我们使用了类似于单例模式中的懒汉模式，加入synchronized是为了防止多线程中出现误入，当然在本例中是没有多线程的，加不加锁无所谓。同时，我们对比了没有使用享元的例子，（对比之前先启动GC回收一次内存）可以发现所占用的内存空间，明显使用了享元的占用的内存小，而没有使用享元的占用的内存多。并且这里我们要注意垃圾回收机制，在工厂类中，使用了HashMap来将BigChar对象保存起来，这样就形成了一个DAC（有向无环图），只要pool变量不被释放，我们使用的共享单元是不会被释放的。这样就保证了BigChar对象数组不被释放，在使用享元模式的时候一定要特别注意这种情况，因为垃圾回收器（GC）在内存占用过多的时候被唤醒，然后清理那些被再被使用的内存，采用的方式就是DAC。
