设计模式:享元(FlyWeight)模式

Posted zyrblog

tags:

篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了设计模式:享元(FlyWeight)模式相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

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。

技术分享图片

二、代码

 文本文件:

技术分享图片

技术分享图片技术分享图片技术分享图片

 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+"
");
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:

技术分享图片
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
=================
运行结果

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。


以上是关于设计模式:享元(FlyWeight)模式的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

享元模式(Flyweight)

JAVA设计模式之享元模式(flyweight)

JAVA设计模式之享元模式(flyweight)

设计模式之享元模式 FlyWeight

Flyweight 享元(结构型)

设计模式:享元(FlyWeight)模式