Java描述設計模式(18)：享元模式

本文源碼：GitHub·點這里 || GitEE·點這里

一、使用場景

應用代碼

public class C01_InScene {
    public static void main(String[] args) {
        String c0 = "cicada" ;
        String c1 = "cicada" ;
        System.out.println(c0 == c1); // true
    }
}

String類型就是使用享元模式。String對象是final類型，對象一旦創建就不可改變。在JAVA中字符串常量都是存在常量池中的，JAVA會確保一個字符串常量在常量池中只有一個拷貝，其中c0和c1就是一個字符串常量。結果為：true，說明c0和c1兩個引用都指向了常量池中的同一個字符串常量"cicada"。這樣的設計避免了在創建N多相同對象時所產生的不必要的大量的資源消耗。

二、享元模式

1、基礎簡介

享元模式是對象的結構模式。享元模式以共享的方式高效地支持大量的細粒度對象。常用于系統底層開發，解決系統的性能問題。像數據庫連接池，里面都是創建好的連接對象，在這些連接對象中有需要的則直接拿來用，避免重新創建。

2、模式圖解

3、核心角色

• 抽象享元角色

給出一個抽象接口，以規定具體享元角色要實現的方法。

• 具體享元角色

實現抽象享元角色所規定出的接口。如果有內部狀態的話，必須為內部狀態提供存儲能力。

• 享元工廠角色

負責創建和管理享元角色。必須保證享元對象可以被系統選擇性共享。當一個客戶端對象調用一個享元對象的時候，享元工廠角色會檢查系統中是否已經有一個符合要求的享元對象。如果已經存在，直接返回該對象；如果系統中沒有該享元對象，享元工廠角色就應當創建該享元對象。

4、內部外部狀態

• 內部狀態指對象共享出來的信息，存儲在享元對象內部且不會隨環境的改變而改變。
• 外部狀態指對象得以依賴的一個標記，可以隨環境改變而改變的、不可共享的狀態。

5、源碼實現

public class C02_FlyWeight {
    public static void main(String[] args) {
        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
        Flyweight fly = factory.factoryMethod('c');
        fly.printState("One");
        fly = factory.factoryMethod('d');
        fly.printState("Two");
        fly = factory.factoryMethod('c');
        fly.printState("San");
        // 調用了三次工廠方法，只創建了兩個對象
        factory.poolInfo();
    }
}
/**
 * 抽象享元角色類
 */
interface Flyweight {
    void printState (String state);
}
/**
 * 具體享元角色類
 */
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private Character innerState = null;
    public ConcreteFlyweight (Character state){
        this.innerState = state;
    }
    @Override
    public void printState(String state) {
        System.out.println("內部狀態：" + this.innerState);
        System.out.println("外部狀態：" + state);
    }
}
/**
 * 享元工廠角色類
 */
class FlyweightFactory {
    // 模擬數據池
    private Map<Character,Flyweight> pool = new HashMap<>();
    public Flyweight factoryMethod (Character state){
        //先從緩存中查找對象
        Flyweight fly = pool.get(state);
        if(fly == null){
            fly = new ConcreteFlyweight(state);
            pool.put(state, fly);
        }
        return fly;
    }
    public void poolInfo (){
        System.out.println("數據池："+pool);
    }
}

三、JDK應用場景

• 測試代碼塊

  public class C03_Integer {
  public static void main(String[] args) {
      Integer c1 = Integer.valueOf(127),c2 = Integer.valueOf(127) ;
      Integer c3 = new Integer(127),c4 = new Integer(127) ;
      boolean flag1 = c1==c2 ,flag2 = c2==c3,flag3 = c3==c4 ;
      // true;false;false
      System.out.println(flag1+";"+flag2+";"+flag3);
      Integer c5 = Integer.valueOf(222),c6=Integer.valueOf(222) ;
      // false
      System.out.println(c5==c6);
  }
  }

• 源碼分析

  public static Integer valueOf(int i) {
  if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
      return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
  return new Integer(i);
  }

  這里valueOf方法的意思就是，如果傳入的數據在 (-128) 到 (127) 之間，則從緩存中直接返回，否則創建一個新的Integer對象。

四、模式總結

享元模式能夠解決重復對象的內存浪費的問題，當系統中有大量相似對象，需要緩沖池時。不需一直創建新對象，可以從緩沖池里拿。這樣可以降低系統內存，同時提高效率。經典的應用場景就是池技術，String常量池、數據庫連接池、緩沖池等等都是享元模式的應用，享元模式是池技術的重要實現方式。享元模式使得系統更加復雜。為了使對象可以共享，需要時刻管理對象的狀態變化，這使得程序的邏輯變得復雜。

五、源代碼地址

GitHub·地址
https://github.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent
GitEE·地址
https://gitee.com/cicadasmile/model-arithmetic-parent