设计模式-结构型模式-享元设计模式

Posted 2023-03-10 风流 少年

一：定义

运用共享技术来有效的支持大量细粒度对象的复用。它通过共享已经存在的对象来大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似对象的开销，从而提高系统资源的利用率。

享元模式存在的两种状态：

• 内部状态： 即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。
• 外部状态：指随环境改变而改变的不可以共享的部分。享元模式的实现要领就是区分应用的两种状态，并将外部状态外部化。

二：案例

俄罗斯方块。

/**
 * 抽象享元角色
 */
public abstract class AbstractBox 
    // 获取图形
    public abstract String getShape();

    // 显示图形和颜色
    public void display(String color) 
        System.out.println("方块形状：" + getShape() + ",颜色：" + color);
    



/**
 * I图形：具体享元角色
 */
public class IBox extends AbstractBox 
    @Override
    public String getShape() 
        return "I";
    



/**
 * L图形：具体享元角色
 */
public class LBox extends AbstractBox 
    @Override
    public String getShape() 
        return "L";
    

/**
 * 单例工厂类：先把对象缓存起来，使用的时候从缓存中获取，减少对象的创建
 */
public class BoxFactory 
    private HashMap<String, AbstractBox> boxCache;
    private static final BoxFactory factory = new BoxFactory();

    private BoxFactory() 
        boxCache = new HashMap<>();
        boxCache.put("I", new IBox());
        boxCache.put("L", new LBox());
    

    public static BoxFactory getInstance() 
        return factory;
    


    public AbstractBox getShape(String name) 
        return boxCache.get(name);
    

public class Client 
    public static void main(String[] args) 
        BoxFactory boxFactory = BoxFactory.getInstance();
        AbstractBox iBox = boxFactory.getShape("I");
        iBox.display("绿色");

        AbstractBox lBox = boxFactory.getShape("L");
        lBox.display("灰色");

        AbstractBox iBox2 = boxFactory.getShape("I");
        iBox.display("灰色");
        
        // true 同一个对象，重复利用
        System.out.println(iBox == iBox2);
    

三：优缺点

优点：

• 极大减少内存中相似或者相同对象的数量，节约系统资源，提供系统性能；
• 享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态。

缺点：

• 为了使对象可以共享，需要将享元对象的部分状态外部化（以参数形式提供修改属性等），分离内部状态和外部状态，是程序逻辑复杂。

使用场景：

• 一个系统有大量相同或者相似对象，造成内存的大量消耗；
• 对象的大部分状态都可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中；
• 在使用享元模式时需要委会一个存储享元对象的享元池，而这需要耗费一定的系统资源，因此应当在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式。

四：JDK源码中享元模式的使用

public static void main(String[] args) 
    Integer i1 = Integer.valueOf(127);
    Integer i2 = Integer.valueOf(127);
    // true
    System.out.println(i1 == i2);


    Integer i3 = Integer.valueOf(128);
    Integer i4 = Integer.valueOf(128);
    // false
    System.out.println(i3==i4);

---

public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> 
	public static Integer valueOf(int i) 
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        	return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        
        return new Integer(i);
    

private static class IntegerCache 
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];


	static 
            // 初始化最大值
            int h = 127;
            high = h;

            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            // 循环往缓存中初始化，默认缓存 -128 到127之间的Integer对象，当调用Integer.valueOf()时
            // 如果参数在-128到127之间就计算下标并从缓存中获取，否则 new Integer(num);
            for(int k = 0; k < cache.length; k++) 
				cache[k] = new Integer(j++);