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Java设计模式之共享模式/享元模式（Flyweight模式）介绍

2019年07月22日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

flyweight定义：避免大量拥有相同内容的小类的开销(如耗费内存)，使大家共享一个类(元类)。

为什么使用共享模式/享元模式

面向对象语言的原则就是一切都是对象，但是如果真正使用起来，有时对象数可能显得很庞大，比如，字处理软件，如果以每个文字都作为一个对象，几千个字，对象数就是几千，无疑耗费内存，那么我们还是要"求同存异"，找出这些对象群的共同点，设计一个元类，封装可以被共享的类，另外，还有一些特性是取决于应用(context)，是不可共享的，这也flyweight中两个重要概念内部状态intrinsic和外部状态extrinsic之分。

说白点，就是先捏一个的原始模型，然后随着不同场合和环境，再产生各具特征的具体模型，很显然，在这里需要产生不同的新对象，所以flyweight模式中常出现factory模式。flyweight的内部状态是用来共享的，flyweight factory负责维护一个flyweight pool(模式池)来存放内部状态的对象。

flyweight模式是一个提高程序效率和性能的模式，会大大加快程序的运行速度。应用场合很多：比如你要从一个数据库中读取一系列字符串，这些字符串中有许多是重复的，那么我们可以将这些字符串储存在flyweight池(pool)中。

如何使用共享模式/享元模式

我们先从flyweight抽象接口开始：

复制代码 代码如下:

public interface flyweight{
　public void operation( extrinsicstate state );
}
//用于本模式的抽象数据类型(自行设计)
public interface extrinsicstate { }

下面是接口的具体实现(concreteflyweight)，并为内部状态增加内存空间，concreteflyweight必须是可共享的,它保存的任何状态都必须是内部(intrinsic)，也就是说，concreteflyweight必须和它的应用环境场合无关。
复制代码 代码如下:

public class concreteflyweight implements flyweight {
　private intrinsicstate state;
　public void operation( extrinsicstate state ){
　　　//具体操作
　}
}

当然，并不是所有的flyweight具体实现子类都需要被共享的，所以还有另外一种不共享的concreteflyweight：
复制代码 代码如下:

public class unsharedconcreteflyweight implements flyweight {
　public void operation( extrinsicstate state ) { }
}

flyweight factory负责维护一个flyweight池(存放内部状态)，当客户端请求一个共享flyweight时，这个factory首先搜索池中是否已经有可适用的，如果有，factory只是简单返回送出这个对象，否则，创建一个新的对象，加入到池中，再返回送出这个对象池。
复制代码 代码如下:

public class flyweightfactory {
　//flyweight pool
　private hashtable flyweights = new hashtable();
　public flyweight getflyweight( object key ) {
　　flyweight flyweight = (flyweight) flyweights.get(key);
　　if( flyweight == null ) {
　　　//产生新的concreteflyweight
　　　flyweight = new concreteflyweight();
　　　flyweights.put( key, flyweight );
　　}
　　　return flyweight;
　}
}

至此，flyweight模式的基本框架已经就绪，我们看看如何调用：

复制代码 代码如下:

flyweightfactory factory = new flyweightfactory();
flyweight fly1 = factory.getflyweight( "fred" );
flyweight fly2 = factory.getflyweight( "wilma" );
......

从调用上看,好象是个纯粹的factory使用，但奥妙就在于factory的内部设计上。

flyweight模式在xml等数据源中应用
我们上面已经提到，当大量从数据源中读取字符串，其中肯定有重复的，那么我们使用flyweight模式可以提高效率，以唱片cd为例，在一个xml文件中，存放了多个cd的资料。

每个cd有三个字段：

1.出片日期(year)
2.歌唱者姓名等信息(artist)
3.唱片曲目 (title)

其中，歌唱者姓名有可能重复，也就是说，可能有同一个演唱者的多个不同时期 不同曲目的cd。我们将"歌唱者姓名"作为可共享的concreteflyweight.其他两个字段作为unsharedconcreteflyweight。

首先看看数据源xml文件的内容：

复制代码 代码如下:

<?xml version="1.0"?>
<collection>

<cd>
<title>another green world</title>
<year>1978</year>
<artist>eno, brian</artist>
</cd>

<cd>
<title>greatest hits</title>
<year>1950</year>
<artist>holiday, billie</artist>
</cd>

<cd>
<title>taking tiger mountain (by strategy)</title>
<year>1977</year>
<artist>eno, brian</artist>
</cd>
.......

</collection>

虽然上面举例cd只有3张，cd可看成是大量重复的小类，因为其中成分只有三个字段，而且有重复的(歌唱者姓名)。

cd就是类似上面接口 flyweight：

复制代码 代码如下:

public class cd {
　private string title;
　private int year;
　private artist artist;

　public string gettitle() {return title;}
　public int getyear() {return year;}
　public artist getartist() {return artist;}

　public void settitle(string t){title = t;}
　public void setyear(int y){year = y;}
　public void setartist(artist a){artist = a;}
}

将"歌唱者姓名"作为可共享的concreteflyweight：

复制代码 代码如下:

public class artist {
　//内部状态
　private string name;

　// note that artist is immutable.
　string getname(){return name;}

　artist(string n){
　    name = n;
    }
}

再看看flyweight factory，专门用来制造上面的可共享的concreteflyweight:artist

复制代码 代码如下:

public class artistfactory {
　hashtable pool = new hashtable();
　artist getartist(string key){
　　artist result;
　　result = (artist)pool.get(key);
　　////产生新的artist
　　if(result == null) {
　　　result = new artist(key);
　　　pool.put(key,result);　　
　　}
　　return result;
    }
}

当你有几千张甚至更多cd时，flyweight模式将节省更多空间，共享的flyweight越多，空间节省也就越大。

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