亨元模式学习

在面向对象的程序设计语言看来，一切事务都被描述成对象（Object）。
 对象拥有状态（属性）和行为（方法），我们将具有相同行为的对象抽象为类（Class），
 类可以被看作只保留行为的对象模板，类可以在运行时被重新赋予状态数据从而形成了对象。
 在运行时，对象占用一定的内存空间用来存储状态数据。如果不作特殊的处理，
 尽管是由同一个类生成的两个对象，而且这两个对象的的状态数据完 全相同，
 但在内存中还是会占用两份空间，这样的情况对于程序的功能也许并没有影响，
 但如果把状态相同的同一类对象在内存中进行合并，必然会大大减少存储空 间的浪费。
 
 举一个现实中的例子，某淘宝店经营一款畅销女式皮鞋，每天需要处理大量的订单信息，
 在订单中需要注明客户购买的皮鞋信息，我们将皮鞋产品抽象出来：

class Shoe{
    String color;//颜色
    int size;//尺寸
    String position;//库存位置
    public String getColor() {
        return color;
    }
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }
    public int getSize() {
        return size;
    }
    public void setSize(int size) {
        this.size = size;
    }
    public String getPosition() {
        return position;
    }
    public void setPosition(String position) {
        this.position = position;
    }
}

正如上面的代码所描述，皮鞋分为颜色、尺寸和库存位置三项状态数据。
   其中颜色和尺寸为皮鞋的自然状态，我们称之为对象内部状态，这些状态数据只与对象本身 有关，
   不随外界环境的改变而发生变化。再来看库存位置，我们将这个状态称为对象的外部状态，
   外部状态与对象本身无必然关系，外部状态总是因为外界环境的改 变而变化，
   也就是说外部状态是由外界环境来决定的。在本例中，皮鞋今天放在A仓库，明天可能放在B仓库，
   但无论存放在哪个仓库，同一只皮鞋就是同一只皮 鞋，它的颜色和尺寸不会随着存放位置的不同而发生变化。
      享元模式的核心思想就是将内部状态相同的对象在存储时进行缓存。也就是说同一颜色同一尺寸的皮鞋，
 我们在内存中只保留一份实例，在访问对象时，我们访问的其实是对象缓存的版本，而不是每次都重新生成对象。
      享元模式仍然允许对象具有外部属性，由于我们访问的始终是对象缓存的版本，所以我们在使用对象前，
 必须将外部状态重新注入对象。由于享元模式禁止生成新的对象，所以在使用享元模式时，通常伴随着工厂方法的应用。我们来看下面的例子：

class ShoeFactory {
    Collection shoes = new ArrayList();
    Shoe getSheo(String color, int size, String position) {
        //首先在缓存中查找对象
        for (Shoe shoe : shoes) {
            if (shoe.getColor() == color && shoe.getSize() == size) {
                //在缓存中命中对象后还原对象的外部属性
                shoe.setPosition(position);
                return shoe;
            }
        }
        //如果缓存未命中则新建对象并加入缓存
        Shoe shoe = new Shoe();
        shoe.setColor(color);
        shoe.setSize(size);
        shoe.setPosition(position);
        shoes.add(shoe);
        return shoe;
    }
}

  在面向对象的程序设计语言看来，一切事务都被描述成对象（Object）。
 对象拥有状态（属性）和行为（方法），我们将具有相同行为的对象抽象为类（Class），
 类可以被看作只保留行为的对象模板，类可以在运行时被重新赋予状态数据从而形成了对象。
 在运行时，对象占用一定的内存空间用来存储状态数据。如果不作特殊的处理，
 尽管是由同一个类生成的两个对象，而且这两个对象的的状态数据完 全相同，
 但在内存中还是会占用两份空间，这样的情况对于程序的功能也许并没有影响，
 但如果把状态相同的同一类对象在内存中进行合并，必然会大大减少存储空 间的浪费。
 
  举一个现实中的例子，某淘宝店经营一款畅销女式皮鞋，每天需要处理大量的订单信息，
 在订单中需要注明客户购买的皮鞋信息，我们将皮鞋产品抽象出来：
 通过ShoeFactory工厂，我们每次拿到的皮鞋都是缓存的版本，如果缓存中没有我们需要的对象，
 则新创建对象然后加入缓存中。注意上例中对象的外部属性position是如何注回对象的。
 当我们在自己的业务场景中应用享元模式时，一定要注意分清对象的内部状态和外部状态，

享元模式强调缓存的版本只能包含对象的内部状态。

二、定义
采用一个共享来避免大量拥有相同内容对象的开销。
这种开销中最常见、直观的就是内存的损耗。享元模式以共享的方式高效的支持大量的细粒度对象。
在名字和定义中都体现出了共享这一个核心概念，
那么怎么来实现共享呢？要知道每个事物都是不同的，但是又有一定的共性，
如果只有完全相同的事物才能共享，那么享元模式可以说就是不可行的；因此我们应该尽量将事物的共性共享，
而又保留它的个性。为了做到这点，享元模式中区分了内蕴状态和外蕴状态。内蕴状态就是共性，外蕴状态就是个性了。
注：共享的对象必须是不可变的，不然一变则全变（如果有这种需求除外)
内蕴状态存 储在享元内部，不会随环境的改变而有所不同，是可以共享的；外蕴状态是不可以共享的，
它随环境的改变而改变的，因此外蕴状态是由客户端来保持（因为环境的 变化是由客户端引起的）。
在每个具体的环境下，客户端将外蕴状态传递给享元，从而创建不同的对象出来。

三、举例

1、

java通用类图：

c++通用类图：

Flyweight 模式中有一个类似 Factory 模式的对象构造工厂FlyweightFactory，

当客户程序员（Client）需要一个对象时候就会向 FlyweightFactory 发出请求对象的消息 GetFlyweight（）消息，

FlyweightFactory 拥有一个管理、存储对象的“仓库” （或者叫对象池，vector 实现） ，

GetFlyweight（）消息会遍历对象池中的对象，如果已经存在则直接返回给 Client，

否则创建一个新的对象返回给 Client。

2、

（1）

java来实现：

package test_java_Flyweight;

public abstract class Order {
    public abstract void sell();
}

package test_java_Flyweight;

public class FlavorOrder extends Order{
    public String flavor;

    public FlavorOrder(String flavor){
        this.flavor = flavor;
    }

    @Override
    public void sell() {
        // TODO Auto-generated method stub
    System.out.println("卖出一份" + flavor + "的咖啡。");
    }

}

package test_java_Flyweight;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class FlavorFactory {
    private Map flavorPool =
            new HashMap();
    private static FlavorFactory flavorFactory =
            new FlavorFactory();
    private FlavorFactory(){
    }
    public static FlavorFactory getInstance(){
        return flavorFactory;
    }
    public Order getOrder(String flavor){
        Order order = null;
        // 如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true
        if(flavorPool.containsKey(flavor)){
            order = flavorPool.get(flavor);
        }else{
            order = new FlavorOrder(flavor);
            flavorPool.put(flavor, order);
        }

        return order;
    }

    public int getTotalFlavorsMade(){
        return flavorPool.size();
    }
}

package test_java_Flyweight;


import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class Client {
    private static List orders = new ArrayList();
    private static FlavorFactory flavorFactory;
    private static void takeOrders(String flavor){
        orders.add(flavorFactory.getOrder(flavor));
    }
    public static void main(String[] args){
        flavorFactory = FlavorFactory.getInstance();
        // 增加订单
           takeOrders("摩卡");
           takeOrders("卡布奇诺");
           takeOrders("香草星冰乐");
           takeOrders("香草星冰乐");
           takeOrders("拿铁");
           takeOrders("卡布奇诺");
           takeOrders("拿铁");
           takeOrders("卡布奇诺");
           takeOrders("摩卡");
           takeOrders("香草星冰乐");
           takeOrders("卡布奇诺");
           takeOrders("摩卡");
           takeOrders("香草星冰乐");
           takeOrders("拿铁");
           takeOrders("拿铁");
           // 卖咖啡
           for(Order order : orders){
               order.sell();
           }

           System.out.println("\n客户一共买了" +  orders.size() + "杯咖啡！");
           System.out.println("共生成了" + flavorFactory.getTotalFlavorsMade() + "个FlavorOrder java对象");
    }

}

（2）

c++来实现：

// Flyweight.h

#ifndef _FLYWEIGHT_H_
#define _FLYWEIGHT_H_
#include

using namespace std;

class Flyweight
{
public:
    virtual ~Flyweight();
    virtual void Operation(const string& extrinsicState);
    string GetIntrinsicState();
protected:
    Flyweight(string intrinsicState);
private:
    string _intrinsicState;
};

class ConcreteFlyweight:public Flyweight
{
public:
    ConcreteFlyweight(string intrinsicState);
    ~ConcreteFlyweight();
    void Operation(const string& extrinsicState);
protected:
private:
};
#endif // ~_FLYWEIGHT_H_

// Flyweight.cpp

#include "Flyweight.h"
#include

using namespace std;

Flyweight::Flyweight(string intrinsicState)
{
    this->_intrinsicState = intrinsicState;
}

Flyweight::~Flyweight()
{
}

void Flyweight::Operation(const string& extrinsicState)
{
}


string Flyweight::GetIntrinsicState()
{
    return this->_intrinsicState;
}

ConcreteFlyweight::ConcreteFlyweight(string intrinsicState):Flyweight(intrinsicState)
{
    cout << "ConcreteFlyweight Build...." << intrinsicState << endl;
}

ConcreteFlyweight::~ConcreteFlyweight()
{
}

void ConcreteFlyweight::Operation(const string& extrinsicState)
{
    cout << "ConcreteFlyweight:" << endl;
}

//FlyweightFactory.h

#ifndef _FLYWEIGHTFACTORY_H_
#define _FLYWEIGHTFACTORY_H_
#include"Flyweight.h"
#include
#include

using namespace std;

class FlyweightFactory
{
public:
    FlyweightFactory();
    ~FlyweightFactory();
    Flyweight* GetFlyweight(const string& key);
protected:
private:
    vector _fly;
};
#endif

//FlyweightFactory.cpp

#include "FlyweightFactory.h"
#include
#include
#include

using namespace std;

FlyweightFactory::FlyweightFactory()
{
}

FlyweightFactory::~FlyweightFactory()
{
}

Flyweight* FlyweightFactory::GetFlyweight(const string& key)
{
    vector::iterator it = _fly.begin();

    for(; it != _fly.end(); it++)
    {
        if((*it)->GetIntrinsicState() == key)
        {
            cout << "already create by users.... " << endl;
            return *it;
        }

    }

    Flyweight* fn = new ConcreteFlyweight(key);

    _fly.push_back(fn);
    return fn;
}

测试代码：

// main.cpp

#include"Flyweight.h"
#include"FlyweightFactory.h"
#include

using namespace std;

int main(int argc, char* argv[])
{
    FlyweightFactory* fc  = new FlyweightFactory();
    Flyweight* fw1 = fc->GetFlyweight("hello");
    Flyweight* fw2 = fc->GetFlyweight("world");
    Flyweight* fw3 = fc->GetFlyweight("hello");
    return 0;
}

代码说明：

Flyweight 模式在实现过程中主要是要为共享对象提供一个存放的“仓库” （对象池） ， 
这里是通过 C++ STL中Vector容器，当然就牵涉到 STL 编程的一些问题（Iterator使用等） 。
另外应该注意的就是对对象“仓库” （对象池）的管理策略（查找、插入等） ，这里是通过直
接的顺序遍历实现的。

（3）

Android SDK源码之亨元模式：

Android中SQLiteCompiledSql的使用，其实是很多数据库系统典型的实现。从应用启动，通过各种数据库操作，我们不知道进行了多少次的查询操作，而这些操作中又有相当一部分sql语句是相同的，这些编译后的sql编译对象其实是一样的，是可以共用共享的，其实就是缓存。SQLiteCompiledSql就是这样的一个需要共享的享元对象。

享元对象类SQLiteCompiledSql，主要是内部状态sql语句：

class SQLiteCompiledSql {
    private String mSqlStmt = null;
    native_compile(sql);
    native_finalize();
}

享元工厂类：

public class SQLiteDatabase{
     Map mCompiledQueries = Maps.newHashMap();
     SQLiteCompiledSql getCompiledStatementForSql(String sql) {
        SQLiteCompiledSql compiledStatement = null;
        boolean cacheHit;
        synchronized(mCompiledQueries) {
            if (mMaxSqlCacheSize == 0) {
                return null;
            }
            cacheHit = (compiledStatement = mCompiledQueries.get(sql)) != null;
        }
        if (cacheHit) {
            mNumCacheHits++;
        } else {
            mNumCacheMisses++;
        }
        return compiledStatement;
    }

    private void deallocCachedSqlStatements() {
        synchronized (mCompiledQueries) {
            for (SQLiteCompiledSql compiledSql : mCompiledQueries.values()) {
                compiledSql.releaseSqlStatement();
            }
            mCompiledQueries.clear();
        }
    }

    void addToCompiledQueries(String sql, SQLiteCompiledSql compiledStatement) {
         //省略具体代码
    }
}