设计模式[12]-享元模式-Flyweight

1. 从Integer说起

下面的例子中，num1 == num2这个表达式输出的是true，num3 == num4这个表达式输出的是false，如你所知，Integer将了-128~127之间Integer对象缓存起来了，这些数值较小的对象，使用的频率较高，复用可以提高效率。

Integer num1 = 127;  
Integer num2 = 127;  
Integer num3 = 128;  
Integer num4 = 128;
//true  
System.out.println(num1 == num2);
//false  
System.out.println(num3 == num4);

Integer类内部有一个IntegerCache静态内部类，缓存了-128~127之间Integer对象，便于我们复用。

private static class IntegerCache {
    static final int low = -128;
    static final int high;
    static final Integer cache[];

    static {
        // 最大值可以配置，默认是127
        int h = 127;
        // 略去读取配置最大值的代码
        high = h;
        // 创建要被缓存起来的Integer对象
        cache = new Integer[(high - low) + 1];
        int j = low;
        for(int k = 0; k < cache.length; k++)
            cache[k] = new Integer(j++);

        // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
        assert IntegerCache.high >= 127;
    }

    private IntegerCache() {}
}

Integer还提供了valueOf(int i)方法，当i处于-128~127之间时，总是返回被缓存的Integer对象，达到复用的目的。这个方法，和工厂模式中获取产品的方法是相似的。

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

2. 享元模式简介

享元模式（FlyWeight Pattern）是结构性设计模式，关注点在实现对象的复用，即运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。中文“享元”是意译，更贴近本设计模式的本意，所谓“元”，即是“细颗粒度的对象”；所谓“享”，即是复用。java的String、Integer类都使用了享元模式，常用的场景还有线程池、数据库连接池等。

享元模式一共有三种角色。

• 抽象享元(Flyweight)角色 ：给出一个抽象接口，以规定出所有具体享元角色需要实现的方法。这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据（内蕴状态），同时也可以通过这些方法来设置外部数据（外蕴状态）。

• 具体享元类（ConcreteFlyweight）：具体的享元对象，实现抽象享元接口。在具体享元类中为内部状态提供了存储空间。通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个具体享元类提供唯一的享元对象。

• 享元工厂（FlyWeight Factory）： 主要用来创建并管理共享的享元对象，并对外提供访问共享享元的接口。

Paste_Image.png

/**
 * 抽象享元角色
 */
public interface Flyweight {
    // 参数state是外蕴状态
    public void operate(String state);
}


/**
 * 具体享元角色
 */
public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    /**内部的状态*/
    private String internalState;

    public ConcreteFlyweight(String internalState) {
        this.internalState = internalState;
    }

    /**
     * 一个示意性的方法，可以对内蕴状态（数据）和外蕴状态（数据）做操作。
     * 
     * @param externalState 外部状态
     */
    @Override
    public void operate(String externalState) {
        System.out.println("内蕴状态：" + internalState);
        System.out.println("外蕴状态：" + externalState);
    }
}

/**
 * 享元工厂角色
 */
public class FlyweightFactory {

    //定义一个HashMap用于存储享元对象，实现享元池
    private Map flyweights = new HashMap();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        //如果对象存在，则直接从享元池获取。
        if (flyweights.containsKey(key)) {
            return (Flyweight) flyweights.get(key);
        } else { //如果对象不存在，则创建一个新的对象，并添加到享元池中，然后返回。
            Flyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(key);
            flyweights.put(key, flyweight);
            return flyweight;
        }
    }
}

3. 题外话

跑个题，下表是国际职业拳击联盟对拳手17个级别的划分，可见叫“FlyWeight”级别的拳手要求体重小于52.16千克，对于一个成年人来说，这样的体重实在太轻了，是“细颗粒度”的。我们猜测，把此模式成为FlyWeight，是因为要复用的对象是细颗粒度的缘故。

序号	级别	划分依据	级别英文名
1	草量级（迷你轻量级）	47.627kg以下(105磅)	Minimumweight
2	次蝇量级（特轻量级）	不到48.980kg(108磅)	Light Flyweight
3	蝇量级（次最轻量级）	不到50.800kg(112磅)	Flyweight
4	次雏量级（超次最轻量级）	不到52.160kg(115磅)	Super Flyweight
5	雏量级（最轻量级）	不到53.520kg(118磅)	Bantamweight
6	次羽量级	不到55.340kg(122磅)	Super Bantamweight
7	羽量级	不到57.150kg(126磅)	Featherweight
8	次轻量级	不到58.970kg(130磅)	Super Featherweight
9	轻量级	不到61.230kg(135磅)	Lightweight
10	超轻量级	不到63.504kg(140磅)	Light Welterweight
11	次中量级	不到66.680kg(147磅)	Welterweight
12	超次中量级	不到69.850kg(154磅)	Light Middleweight
13	中量级	不到72.570kg(160磅)	Middleweight
14	超中量级	不到76.204kg(168磅)	Super Middleweight
15	轻重量级	不到79.380kg(175磅)	Light Heavyweight
16	次重量级	不到86.180kg(190磅)	Cruiserweight
17	重量级	86.180kg以上(190磅以上)	Heavyweight

（完）