本篇內(nèi)容主要講解“Java的享元模式是什么”，感興趣的朋友不妨來(lái)看看。本文介紹的方法操作簡(jiǎn)單快捷，實(shí)用性強(qiáng)。下面就讓小編來(lái)帶大家學(xué)習(xí)“Java的享元模式是什么”吧!
站在用戶的角度思考問題，與客戶深入溝通，找到鹿城網(wǎng)站設(shè)計(jì)與鹿城網(wǎng)站推廣的解決方案，憑借多年的經(jīng)驗(yàn)，讓設(shè)計(jì)與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)結(jié)合，創(chuàng)造個(gè)性化、用戶體驗(yàn)好的作品，建站類型包括：成都網(wǎng)站制作、成都網(wǎng)站建設(shè)、企業(yè)官網(wǎng)、英文網(wǎng)站、手機(jī)端網(wǎng)站、網(wǎng)站推廣、申請(qǐng)域名、虛擬主機(jī)、企業(yè)郵箱。業(yè)務(wù)覆蓋鹿城地區(qū)。
前言
試想一下，如果我們要用程序來(lái)設(shè)計(jì)圍棋游戲，黑子181枚，白子180枚，那我們是不是每下一個(gè)子時(shí)，都要去new一個(gè)棋子對(duì)象呢？Java是一門面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，我們都知道如果在內(nèi)存中不停的new新對(duì)象時(shí)，當(dāng)對(duì)象數(shù)量太多時(shí)，又回收不及時(shí)時(shí)，將導(dǎo)致運(yùn)行代價(jià)過高，帶來(lái)性能下降等問題。那我們?cè)趺慈ソ鉀Q這類問題呢？下面，將為大家講解本篇的重點(diǎn)，Java設(shè)計(jì)模式之——享元模式。
什么是享元模式
為了方便理解，我們先來(lái)看一下享元模式的兩種狀態(tài)：
內(nèi)部狀態(tài)(Intrinsic State)：是存儲(chǔ)在享元對(duì)象內(nèi)部并且不會(huì)隨環(huán)境改變而改變的狀態(tài)，因此內(nèi)部狀態(tài)可以共享。
外部狀態(tài)(Extrinsic State)：是隨環(huán)境改變而改變的、不可以共享的狀態(tài)。享元對(duì)象的外部狀態(tài)必須由客戶端保存，并在享元對(duì)象被創(chuàng)建之后，在需要使用的時(shí)候再傳入到享元對(duì)象內(nèi)部。一個(gè)外部狀態(tài)與另一個(gè)外部狀態(tài)之間是相互獨(dú)立的。
享元模式將一個(gè)對(duì)象的狀態(tài)分為內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài)，其中，二者是相互獨(dú)立的，共享相同的內(nèi)部狀態(tài)，通過設(shè)置不同的外部狀態(tài)來(lái)改變對(duì)象的特征，讓一個(gè)對(duì)象擁有不同的特征，但內(nèi)部狀態(tài)始終是共享的，不可改變的。也就是，改變外部狀態(tài)不會(huì)引起內(nèi)部狀態(tài)改變。
可以把圍棋想象成享元模式，他們的大小、形狀、顏色是內(nèi)部狀態(tài)，棋子的位置是外部狀態(tài)，這樣在設(shè)計(jì)時(shí)，只需要設(shè)置黑白棋子兩個(gè)對(duì)象，黑棋共享黑色的內(nèi)部狀態(tài)，白棋共享白色的內(nèi)部狀態(tài)，棋盤上每個(gè)棋子的位置就是他們的外部狀態(tài)，圍棋盤361個(gè)交叉點(diǎn)位置，棋子每落一個(gè)位置（外部狀態(tài)），都不會(huì)改變棋子的顏色（內(nèi)部狀態(tài)）。這樣是不是好理解一點(diǎn)。
享元模式一般會(huì)結(jié)合工廠模式使用，目的是為了創(chuàng)建一個(gè)享元工廠來(lái)負(fù)責(zé)維護(hù)享元池（Flyweight Pool），享元池里存放的是具有相同內(nèi)部狀態(tài)的享元對(duì)象。在實(shí)際的日常業(yè)務(wù)的千變?nèi)f化中，能夠共享的內(nèi)部狀態(tài)是很少的，所以享元對(duì)象一般都設(shè)計(jì)為較小的對(duì)象，包含的內(nèi)部狀態(tài)也很少，這種對(duì)象也成為細(xì)粒度對(duì)象。
現(xiàn)在我們來(lái)看一下享元模式的英文定義：
Flyweight Pattern: Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.
翻譯過來(lái)就是：運(yùn)用共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度對(duì)象的復(fù)用。（Flyweight我不也不懂為什么國(guó)內(nèi)都翻譯成享元，沒找到資料，可能是根據(jù)這個(gè)模式的作用和特性翻譯來(lái)的，如果有知道的朋友煩請(qǐng)文末留言告知一聲，謝謝?。?/p>
再看一下國(guó)內(nèi)對(duì)享元模式的解釋：
享元模式(Flyweight Pattern)：運(yùn)用共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度對(duì)象的復(fù)用。系統(tǒng)只使用少量的對(duì)象，而這些對(duì)象都很相似，狀態(tài)變化很小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象的多次復(fù)用。由于享元模式要求能夠共享的對(duì)象必須是細(xì)粒度對(duì)象，因此它又稱為輕量級(jí)模式，它是一種對(duì)象結(jié)構(gòu)型模式。
簡(jiǎn)而言之：享元模式的目的就是通過共享不變的部分，達(dá)到減少對(duì)象數(shù)量并節(jié)約內(nèi)存的目的。
享元模式的四個(gè)角色
Flyweight（抽象享元類）：接口或抽象類，聲明公共方法，這些方法可以向外界提供對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)，設(shè)置外部狀態(tài)。
ConcreteFlyweight（具體享元類）：實(shí)現(xiàn)了抽象享元類，其實(shí)例稱為享元對(duì)象。必須是可共享的，需要封裝享元對(duì)象的內(nèi)部狀態(tài)；。
UnsharedConcreteFlyweight（非共享具體享元類）：非共享的享元實(shí)現(xiàn)對(duì)象，并不是所有的享元對(duì)象都可以共享，非共享的享元對(duì)象通常是享元對(duì)象的組合對(duì)象。
FlyweightFactory（享元工廠類）：享元工廠，主要用來(lái)創(chuàng)建并管理共享的享元對(duì)象，并對(duì)外提供訪問共享享元的接口。它針對(duì)抽象享元類編程，將各種類型的具體享元對(duì)象存儲(chǔ)在一個(gè)享元池中，享元池一般設(shè)計(jì)為一個(gè)存儲(chǔ)“鍵值對(duì)”的集合（也可以是其他類型的集合），可以結(jié)合工廠模式進(jìn)行設(shè)計(jì)；當(dāng)用戶請(qǐng)求一個(gè)具體享元對(duì)象時(shí)，享元工廠提供一個(gè)存儲(chǔ)在享元池中已創(chuàng)建的實(shí)例或者創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例（如果不存在的話），返回新創(chuàng)建的實(shí)例并將其存儲(chǔ)在享元池中。
享元模式的UML圖
代碼實(shí)例
我就不用我和李大爺下棋的例子了，以免在他老大（幼?。┑男撵`上留下創(chuàng)傷。關(guān)于棋子的案例，網(wǎng)上也有很多版本，大家感興趣的可以自己去看。下面我們用王者榮耀游戲來(lái)舉例。我們知道，在一局對(duì)戰(zhàn)賽里，每隔幾分鐘就會(huì)出現(xiàn)一波小兵和超級(jí)兵，小兵都長(zhǎng)的一模一樣，超級(jí)兵也是，如果王者團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)小兵出場(chǎng)的時(shí)候，每出來(lái)一個(gè)小兵，就new一個(gè)小兵對(duì)象，那么在這個(gè)幾百萬(wàn)甚至更多人同時(shí)在線角逐的游戲里，服務(wù)器壓力根本就頂不住，還能不能好好的、流暢的、愉快的上分了，小學(xué)生放學(xué)后早就乖乖在家做作業(yè)了。
那么怎樣設(shè)計(jì)呢？我們可以將小兵的體征、裝配、兵種作為內(nèi)部狀態(tài)，然后它們?cè)诘貓D上出擊的方向作為外部狀態(tài)，這樣無(wú)論小兵從哪個(gè)方向出擊（外部狀態(tài)怎樣改變），都不會(huì)改變小兵的體征和兵種（內(nèi)部狀態(tài)），這樣我們?cè)陂_發(fā)時(shí)，每個(gè)兵種只要有一個(gè)享元對(duì)象就可以了。來(lái)看代碼：
1、編寫抽象享元類
package com.weiya.mazhichu.designpatterns.flyweight;
/**
*
* 功能:抽象享元類
*
*
* @author Moore
* @ClassName Soldier flyweight.
* @Version V1.0.
* @date 2019.09.03 21:06:52
*/
public interface SoldierFlyweight {
/**
*
* 功能:敵軍出擊方法
*
*
* @param direction :
* @author Moore
* @date 2019.09.03 21:06:52
*/
public void attack(String direction);
}
2、編寫具體享元類
package com.weiya.mazhichu.designpatterns.flyweight;
/**
*
* 功能:具體享元類
*
*
* @author Moore
* @ClassName Concrete solider flyweight.
* @Version V1.0.
* @date 2019.09.04 09:45:41
*/
public class ConcreteSoliderFlyweight implements SoldierFlyweight {
// 內(nèi)部狀態(tài)
private String soliderType;
public ConcreteSoliderFlyweight(String soliderType) {
this.soliderType = soliderType;
}
@Override
public void attack(String direction) {
if("normal".equals(soliderType)){
System.out.println("普通兵加入戰(zhàn)場(chǎng)");
}
if("super".equals(soliderType)){
System.out.println("超級(jí)兵加入戰(zhàn)場(chǎng)");
}
System.out.println("出擊方向："+direction);
}
}
3、編寫享元工廠
package com.weiya.mazhichu.designpatterns.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
*
* 功能:享元工廠
*
*
* @author Moore
* @ClassName Soldier fly weight factory.
* @Version V1.0.
* @date 2019.09.03 21:06:58
*/
public class SoldierFlyWeightFactory {
//工廠實(shí)例
private static SoldierFlyWeightFactory INSTANCE;
// 享元池
private static Map soldierMap = new HashMap();
private SoldierFlyWeightFactory(){
SoldierFlyweight normalSoldier = new ConcreteSoliderFlyweight("normal");
soldierMap.put("normal",normalSoldier);
SoldierFlyweight superSolider = new ConcreteSoliderFlyweight("super");
soldierMap.put("super",superSolider);
}
/**
*
* 功能:獲取工廠實(shí)例
*
*
* @return soldier fly weight factory
* @author Moore
* @date 2019.09.03 21:07:02
*/
public static SoldierFlyWeightFactory getInstance(){
if(INSTANCE == null){
INSTANCE = new SoldierFlyWeightFactory();
return INSTANCE;
}
return INSTANCE;
}
/**
*
* 功能:獲取享元對(duì)象
*
*
* @param soliderType :
* @return soldier flyweight
* @author Moore
* @date 2019.09.03 21:07:02
*/
public SoldierFlyweight getSolider(String soliderType){
return soldierMap.get(soliderType);
}
/**
*
* 功能:獲取享元池對(duì)象數(shù)量
*
*
* @return int
* @author Moore
* @date 2019.09.03 21:07:02
*/
public int getSoliderSize(){
return soldierMap.size();
}
}
4、客戶端測(cè)試
package com.weiya.mazhichu.designpatterns.flyweight;
/**
*
* 功能:
*
*
* @author Moore
* @ClassName Honour of kings test.
* @Version V1.0.
* @date 2019.09.03 21:06:44
*/
public class HonourOfKingsTest {
public static void main(String[] args) {
System.out.println("敵軍還有五秒到達(dá)戰(zhàn)場(chǎng)！");
SoldierFlyWeightFactory factory = SoldierFlyWeightFactory.getInstance();
SoldierFlyweight soldier1 = factory.getSolider("normal");
SoldierFlyweight soldier2 = factory.getSolider("normal");
SoldierFlyweight soldier3 = factory.getSolider("normal");
soldier1.attack("上路");
soldier2.attack("中路");
soldier3.attack("下路");
System.out.println(soldier1 == soldier2);
System.out.println(soldier2 == soldier3);
System.out.println("--------------------------");
System.out.println("主宰已被擊敗!");
SoldierFlyweight soldier4 = factory.getSolider("super");
SoldierFlyweight soldier5 = factory.getSolider("super");
SoldierFlyweight soldier6 = factory.getSolider("super");
soldier4.attack("上路");
soldier5.attack("中路");
soldier6.attack("下路");
System.out.println("對(duì)方法師殘血，被超級(jí)兵打死...");
System.out.println(soldier4 == soldier5);
System.out.println(soldier5 == soldier6);
System.out.println("--------------------------");
System.out.println("該案例一共生成對(duì)象:">
查看運(yùn)行結(jié)果：
可以看出，我們一共派出了6個(gè)小兵，其中3個(gè)普通兵，3個(gè)超級(jí)兵，但是享元池中只有兩個(gè)對(duì)象（一個(gè)普通兵、一個(gè)超級(jí)兵對(duì)象），也就是說，無(wú)論派出多少普通兵或者超級(jí)兵，無(wú)論它們要從哪一路出擊，都不會(huì)影響兵的內(nèi)部狀態(tài)，從而讓整個(gè)系統(tǒng)的對(duì)象大大減少，減少內(nèi)存消耗，不卡就不影響游戲體驗(yàn)，小學(xué)生又可以開心快樂的出來(lái)坑人了，但是要以學(xué)業(yè)為重哦！
享元模式擴(kuò)展
在上面的實(shí)例中，我們主要講的是具體的享元對(duì)象，也就是所有的享元對(duì)象都是必須共享的。但是享元模式的四個(gè)角色中還有一個(gè)非共享的享元實(shí)現(xiàn)對(duì)象，什么意思呢，顧名思義就是享元對(duì)象不一定要共享，但是它通常是作為享元對(duì)象的組合對(duì)象來(lái)使用。從這個(gè)層面來(lái)說，我們又把享元對(duì)象分為：
單純享元模式：在單純享元模式中，所有的享元對(duì)象都是可以共享的，即所有抽象享元類的子類都可共享，不存在非共享具體享元類。
復(fù)合享元模式：將一些單純享元使用組合模式加以組合，可以形成復(fù)合享元對(duì)象，這樣的復(fù)合享元對(duì)象本身不能共享，但是它們可以分解成單純享元對(duì)象，而后者則可以共享。（復(fù)合的享元對(duì)象實(shí)現(xiàn)了抽象享元類，它的實(shí)例就是非共享的享元實(shí)現(xiàn)對(duì)象）
復(fù)合享元模式中，組成復(fù)合享元對(duì)象的每個(gè)單純享元對(duì)象擁有自己的內(nèi)部狀態(tài)，而每個(gè)單純享元對(duì)象的外部狀態(tài)都和復(fù)合享元對(duì)象的外部狀態(tài)相同。所以復(fù)合享元模式可以對(duì)多個(gè)單純享元對(duì)象設(shè)置相同的外部狀態(tài)， 這也是復(fù)合享元模式的應(yīng)用場(chǎng)景。
單純的享元模式我就不再贅述了，看上面的棋子或者農(nóng)藥的實(shí)例，下面主要說一下組合享元模式，以及它為何非共享，來(lái)看代碼：
1、編寫復(fù)合享元角色類
package com.weiya.mazhichu.designpatterns.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
/**
*
* 功能: 復(fù)合享元角色類（非共享享元實(shí)現(xiàn)對(duì)象）
*
*
* @author Moore
* @ClassName Concrete composite solider flyweight.
* @Version V1.0.
* @date 2019.09.04 10:56:11
*/
public class ConcreteCompositeSoliderFlyweight implements SoldierFlyweight {
private static Map soldierMap = new HashMap();
/**
*
* 功能: 增加單純享元對(duì)象
*
*
* @param soliderType :
* @param flyweight :
* @author Moore
* @date 2019.09.04 10:56:11
*/
public void add(String soliderType,SoldierFlyweight flyweight){
soldierMap.put(soliderType,flyweight);
}
/**
*
* 功能: flyWeights是單純享元對(duì)象的集合，它們具有相同的外部狀態(tài)extrinsicState，
* 調(diào)用的時(shí)候使用循環(huán)調(diào)用單純享元對(duì)象的attack方法
*
*
* @param direction :
* @author Moore
* @date 2019.09.03 21:06:52
*/
@Override
public void attack(String direction) {
SoldierFlyweight flyweight = null;
for(String str : soldierMap.keySet()){
flyweight = soldierMap.get(str);
flyweight.attack(direction);
}
}
/**
* 移除單純享元對(duì)象.
* @param soliderType
*/
private void remove(String soliderType) {
soldierMap.remove(soliderType);
}
}
2、修改后的享元工廠角色類
package com.weiya.mazhichu.designpatterns.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.List;
import java.util.Map;
/**
*
* 功能:享元工廠
*
*
* @author Moore
* @ClassName Soldier fly weight factory.
* @Version V1.0.
* @date 2019.09.03 21:06:58
*/
public class SoldierFlyWeightFactory {
//工廠實(shí)例
private static SoldierFlyWeightFactory INSTANCE;
// 享元池
private static Map soldierMap = new HashMap();
private SoldierFlyWeightFactory(){
SoldierFlyweight normalSoldier = new ConcreteSoliderFlyweight("normal");
soldierMap.put("normal",normalSoldier);
SoldierFlyweight superSolider = new ConcreteSoliderFlyweight("super");
soldierMap.put("super",superSolider);
}
/**
*
* 功能:獲取工廠實(shí)例
*
*
* @return soldier fly weight factory
* @author Moore
* @date 2019.09.03 21:07:02
*/
public static SoldierFlyWeightFactory getInstance(){
if(INSTANCE == null){
INSTANCE = new SoldierFlyWeightFactory();
return INSTANCE;
}
return INSTANCE;
}
/**
*
* 功能:獲取享元對(duì)象（單純享元工廠方法）
*
*
* @param soliderType :
* @return soldier flyweight
* @author Moore
* @date 2019.09.03 21:07:02
*/
public SoldierFlyweight getSolider(String soliderType){
return soldierMap.get(soliderType);
}
/**
*
* 功能:復(fù)合享元工廠方法
*
*
* @param compositeSoliderTypes :
* @return soldier flyweight
* @author Moore
* @date 2019.09.04 11:06:24
*/
public SoldierFlyweight getCompositeSolider(List compositeSoliderTypes){
ConcreteCompositeSoliderFlyweight compositeFlyweight = new ConcreteCompositeSoliderFlyweight();
for(String soliderType : compositeSoliderTypes){
compositeFlyweight.add(soliderType,this.getSolider(soliderType));
}
return compositeFlyweight;
}
/**
*
* 功能:獲取享元池對(duì)象數(shù)量
*
*
* @return int
* @author Moore
* @date 2019.09.03 21:07:02
*/
public int getSoliderSize(){
return soldierMap.size();
}
}
3、編寫測(cè)試類
package com.weiya.mazhichu.designpatterns.flyweight;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
*
* 功能: 測(cè)試單純享元模式和復(fù)合享元模式
*
*
* @author Moore
* @ClassName Flyweight test.
* @Version V1.0.
* @date 2019.09.04 11:08:51
*/
public class FlyweightTest {
public static void main(String[] args) {
SoldierFlyWeightFactory factory = SoldierFlyWeightFactory.getInstance();
String soliderType = "normal";
SoldierFlyweight soldierFlyweight1 = factory.getSolider(soliderType);
SoldierFlyweight soldierFlyweight2 = factory.getSolider(soliderType);
soldierFlyweight1.attack("上路");
soldierFlyweight2.attack("中路");
System.out.println("---------------------------------");
List compositeSoliderType = new ArrayList();
compositeSoliderType.add("normal");
compositeSoliderType.add("super");
compositeSoliderType.add("normal");
compositeSoliderType.add("super");
compositeSoliderType.add("normal");
SoldierFlyweight compositeSoliderFlyeweight1 = factory.getSolider(compositeSoliderType);
SoldierFlyweight compositeSoliderFlyeweight2 = factory.getSolider(compositeSoliderType);
compositeSoliderFlyeweight1.attack("上路");
compositeSoliderFlyeweight2.attack("中路");
System.out.println("---------------------------------");
System.out.println("單純享元模式是否共享對(duì)象：">
查看運(yùn)行結(jié)果：
結(jié)合運(yùn)行結(jié)果，再來(lái)逐字逐句看一下這一段，你應(yīng)該就能有所體會(huì)了。
復(fù)合享元模式中，組成復(fù)合享元對(duì)象的每個(gè)單純享元對(duì)象擁有自己的內(nèi)部狀態(tài)，而每個(gè)單純享元對(duì)象的外部狀態(tài)都和復(fù)合享元對(duì)象的外部狀態(tài)相同。所以復(fù)合享元模式可以對(duì)多個(gè)單純享元對(duì)象設(shè)置相同的外部狀態(tài)， 這也是復(fù)合享元模式的應(yīng)用場(chǎng)景。
復(fù)合享元模式UML圖
![]()
享元模式總結(jié)
使用場(chǎng)景
系統(tǒng)有大量相似或者相同對(duì)象。由于這類對(duì)象的大量使用，造成內(nèi)存的大量耗費(fèi)。
需要緩沖池的場(chǎng)景，（享元池，也就是在需要多次使用享元對(duì)象的時(shí)候）。
對(duì)象的大部分狀態(tài)都可以外部化，可以將這些外部狀態(tài)傳入對(duì)象中。
優(yōu)點(diǎn)
缺點(diǎn)
到此，相信大家對(duì)“Java的享元模式是什么”有了更深的了解，不妨來(lái)實(shí)際操作一番吧！這里是創(chuàng)新互聯(lián)網(wǎng)站，更多相關(guān)內(nèi)容可以進(jìn)入相關(guān)頻道進(jìn)行查詢，關(guān)注我們，繼續(xù)學(xué)習(xí)！
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