设计模式之享元模式--- Pattern Flyweight

模式的定义

享元模式(Flyweight Pattern)是沲技术的重要实现方式，其定义如下：

Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.

使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象.

享元模式的定义提出了二个要求：细粒度的对象和共享对象。分配太多的对象将有损程序的性能，同时还容易造成内存溢出。避免这种情况，就是使用享元模式中的共享技术。

细粒度的状态分为内部状态(instrinsic)和外部状态(extrinsic)：
内部状态：
内部状态是对象可共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随着环境改变而改变，属于可以共享部分。

外部状态：
外部状态是对象得以依赖的一个标记，是随着环境改变而改变，不可以共享的状态。

类型

结构类

模式的使用场景

• 系统中存在大量的相似对象
• 细粒度的对象都具备较接近的外部状态，而且内部状态与环境无关，也就是说对象没有特定的身份。
• 需要缓冲池的场景

优缺点

享元模式是一个非常简单的模式，它可以大大减少应用程序创建的对象，降低程序内存的占用，增强程序的性能，但是它同时也提高了系统的复杂性，需要分离出外部和内部的状态，而且外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态改变而改变，否则导致系统的逻辑混乱。

UML类图

角色介绍

• Flyweight—抽象享元角色

简单的说就是一个抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。

• ConcreteFlyweight—具体享元角色

具体的产品类，该角色中需要注意的是内部状态处理应该是与环境无关的，不应该出现一个操作改变内部状态，同时修改了外部状态，这是绝对不允许的。

• unsharedConcreteFlyweight—不可共享的享元角色

不存在外部状态或者安全要求不能够使用共享技术的对象，该对象一般不会出现在享元工厂中。

• FlyweightFactory—享元工厂

构造一个池容器，同时提供从池中获得对象的方法。

享元模式的目的在于运用共享技术，使得一些细粒度的对象可以共享，多使用细粒度的对象，便于重用或重构。

模式的通用源码

Flyweight：

public abstract class Flyweight {
    //内部状态
    private String instrinsic;
    //外部状态
    private final String extrinsic;
    //要求享元角色必须接受外部状态
    public Flyweight(String extrinsic) {
        super();
        this.extrinsic = extrinsic;
    }

    public String getInstrinsic() {
        return instrinsic;
    }

    public void setInstrinsic(String instrinsic) {
        this.instrinsic = instrinsic;
    }
    //定义业务逻辑
    public abstract void operate();

    @Override
    public String toString() {
        return "Flyweight [instrinsic=" + instrinsic + ", extrinsic="
                + extrinsic + "]";
    }

}

ConcreteFlyweight1：

public class ConcreteFlyweight1 extends Flyweight {

    public ConcreteFlyweight1(String extrinsic) {
        super(extrinsic);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }

    @Override
    public void operate() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("ConcreteFlyweight1----operate()");
    }

}

ConcreteFlyweight2：

public class ConcreteFlyweight2 extends Flyweight {


    public ConcreteFlyweight2(String extrinsic) {
        super(extrinsic);
        // TODO Auto-generated constructor stub
    }

    @Override
    public void operate() {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("ConcreteFlyweight2----operate()");
    }

}

FlyweightFactory：

import java.util.HashMap;


public class FlyweightFactory {
    //创建一个池容器
    private static HashMap pool = new HashMap();
    //享元工厂
    public static Flyweight getFlyweight(String Extrinsic){
        Flyweight flyweight = null;
        if(pool.containsKey(Extrinsic)){
            flyweight = pool.get(Extrinsic);
        }else {
            flyweight = new ConcreteFlyweight1(Extrinsic);
            pool.put(Extrinsic, flyweight);
        }
        return flyweight;
    }
    //打印池容器内的信息
    public static void printPool(){
        for (int i = 0; i < pool.size(); i++) {
            System.out.println(":"+pool.get("indext:"+i));
        }
    }
}

Client:

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        Flyweight flyweight = null;
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            flyweight = FlyweightFactory.getFlyweight("indext:"+i);
            flyweight.operate();
        }
        FlyweightFactory.printPool();
        System.out.println("------------------------");

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            flyweight = FlyweightFactory.getFlyweight("indext:"+i);
            flyweight.operate();
        }
        FlyweightFactory.printPool();
    }

}

输出结果：

ConcreteFlyweight1----operate()
ConcreteFlyweight1----operate()
ConcreteFlyweight1----operate()
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:0]
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:1]
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:2]
------------------------
ConcreteFlyweight1----operate()
ConcreteFlyweight1----operate()
ConcreteFlyweight1----operate()
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:0]
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:1]
:Flyweight [instrinsic=null, extrinsic=indext:2]

从结果中，我们可以看出，池技术的缓冲方法确实是没有增加Flyweight的数量。

Android源码中的模式实现

杂谈

参考资料

(1).设计模式之禅—第28章 享元模式
(2)享元模式
https://github.com/simple-android-framework/android_design_patterns_analysis/tree/master/flyweight