22享元模式

Posted 2020-12-11 study-hard-forever

享元模式：

享元模式（Flyweight）：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。
享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。

主要解决：在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。

何时使用： 1、系统中有大量对象。 2、这些对象消耗大量内存。 3、这些对象的状态大部分可以外部化。 4、这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象来代替。 5、系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的。

如何解决：用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象。

关键代码：用 HashMap 存储这些对象。

应用实例： 1、JAVA 中的 String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。 2、数据库的数据池。

使用场景： 1、系统有大量相似对象。 2、需要缓冲池的场景。

注意事项： 1、注意划分外部状态和内部状态，否则可能会引起线程安全问题。 2、这些类必须有一个工厂对象加以控制。

优点：大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。
缺点：提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

享元模式UML结构图：

与原型模式对比：节约了空间（原型模式复制相同内容）

享元模式的内部状态：可共享的部分，不会随环境改变而改变的部分

享元模式的外部状态：不可共享的部分。

例（申请网站）：

（一组网站的结构是类似的，我们看成是可共享的部分（内部状态），而每个网站的用户是不同的，不可共享的，是外部状态）：

UML图：

代码实现：

	//用户
    public class User
    {
        private string name;

        public User(string name)
        {
            this.name = name;
        }

        public string Name
        {
            get { return name; }
        }
    }


    //网站工厂
    class WebSiteFactory
    {
        private Hashtable flyweights = new Hashtable();

        //获得网站分类
        public WebSite GetWebSiteCategory(string key)
        {
            if (!flyweights.ContainsKey(key))
                flyweights.Add(key, new ConcreteWebSite(key));
            return ((WebSite)flyweights[key]);
        }

        //获得网站分类总数
        public int GetWebSiteCount()
        {
            return flyweights.Count;
        }
    }

    //网站
    abstract class WebSite
    {
        public abstract void Use(User user);
    }

    //具体的网站
    class ConcreteWebSite : WebSite
    {
        private string name = "";
        public ConcreteWebSite(string name)
        {
            this.name = name;
        }

        public override void Use(User user)
        {
            Console.WriteLine("网站分类：" + name + " 用户：" + user.Name);
        }
    }

 	class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {

            WebSiteFactory f = new WebSiteFactory();

            WebSite fx = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
            fx.Use(new User("小菜"));

            WebSite fy = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
            fy.Use(new User("大鸟"));

            WebSite fz = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
            fz.Use(new User("娇娇"));

            WebSite fl = f.GetWebSiteCategory("博客");
            fl.Use(new User("老顽童"));

            WebSite fm = f.GetWebSiteCategory("博客");
            fm.Use(new User("桃谷六仙"));

            WebSite fn = f.GetWebSiteCategory("博客");
            fn.Use(new User("南海鳄神"));

            Console.WriteLine("得到网站分类总数为 {0}", f.GetWebSiteCount());
            
            Console.Read();
        }
    }

例（五色棋）：

（棋子的颜色是类似的，只有固定的几种，可以看成是可共享的（内部状态），但是棋子的位置是不确定的，是不可共享的（外部状态））

UML图：

代码实现：

public interface Shape {
   void draw();
}

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);
   }
}

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;
   }
}

public class FlyweightPatternDemo {
   private static final String colors[] = 
      { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
   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);
   }
    
   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();
      }
   }
}