《Java设计模式》之享元模式

　Flyweight在拳击比赛中指最轻量级，即“蝇量级”或“雨量级”，这里选择使用“享元模式”的意译，是因为这样更能反映模式的用意。享元模式是对象的结构模式。享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。

Java中的String类型

　　在JAVA语言中，String类型就是使用了享元模式。String对象是final类型，对象一旦创建就不可改变。在JAVA中字符串常量都是存在常量池中的，JAVA会确保一个字符串常量在常量池中只有一个拷贝。String a="abc"，其中"abc"就是一个字符串常量。

public class Test {

    public static void main(String[] args) {
        
        String a = "abc";
        String b = "abc";
        System.out.println(a==b);
        
    }
}

　　上面的例子中结果为：true ，这就说明a和b两个引用都指向了常量池中的同一个字符串常量"abc"。这样的设计避免了在创建N多相同对象时所产生的不必要的大量的资源消耗。

 

享元模式的结构

　　享元模式采用一个共享来避免大量拥有相同内容对象的开销。这种开销最常见、最直观的就是内存的损耗。享元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态(Internal State)和外蕴状态(External State)。

　　一个内蕴状态是存储在享元对象内部的，并且是不会随环境的改变而有所不同。因此，一个享元可以具有内蕴状态并可以共享。

　　一个外蕴状态是随环境的改变而改变的、不可以共享的。享元对象的外蕴状态必须由客户端保存，并在享元对象被创建之后，在需要使用的时候再传入到享元对象内部。外蕴状态不可以影响享元对象的内蕴状态，它们是相互独立的。

　　享元模式可以分成单纯享元模式和复合享元模式两种形式。

单纯享元模式　　

　　在单纯的享元模式中，所有的享元对象都是可以共享的。

　　单纯享元模式所涉及到的角色如下：

　　●　　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。

　　●　　具体享元(ConcreteFlyweight)角色：实现抽象享元角色所规定出的接口。如果有内蕴状态的话，必须负责为内蕴状态提供存储空间。

　　●　　享元工厂(FlyweightFactory)角色 ：本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共享。当一个客户端对象调用一个享元对象的时候，享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象。如果已经有了，享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象；如果系统中没有一个适当的享元对象的话，享元工厂角色就应当创建一个合适的享元对象。

解释一下概念：也就是说在一个系统中如果有多个相同的对象，那么只共享一份就可以了，不必每个都去实例化一个对象。比如说一个文本系统，每个字母定一个对象，那么大小写字母一共就是52个，那么就要定义52个对象。如果有一个1M的文本，那么字母是何其的多，如果每个字母都定义一个对象那么内存早就爆了。那么如果要是每个字母都共享一个对象，那么就大大节约了资源。
　　在Flyweight模式中，由于要产生各种各样的对象，所以在Flyweight(享元)模式中常出现Factory模式。Flyweight的内部状态是用来共享的,Flyweight factory负责维护一个对象存储池（Flyweight Pool）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，下面举个例子：
　　先定义一个抽象的Flyweight类：

 package Flyweight;
 public abstract class Flyweight{
 　public abstract void operation();
 }

实现一个具体类：

 package Flyweight;
 public class ConcreteFlyweight extends Flyweight{
 　private String string;
 　public ConcreteFlyweight(String str){
 　　string = str;
 　}
 　public void operation()
 　{
 　　System.out.println("Concrete---Flyweight : " + string);
 　}
 }

实现一个工厂方法类：

 package Flyweight;
 import java.util.Hashtable;
 public class FlyweightFactory{
 　private Hashtable flyweights = new Hashtable();//----------------------------1
 　public FlyweightFactory(){}
 　public Flyweight getFlyWeight(Object obj){
 　　Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(obj);//----------------2
 　　if(flyweight == null){//---------------------------------------------------3
 　　　//产生新的ConcreteFlyweight
 　　　flyweight = new ConcreteFlyweight((String)obj);
 　　　flyweights.put(obj, flyweight);//--------------------------------------5
 　　}
 　　return flyweight;//---------------------------------------------------------6
 　}
 　public int getFlyweightSize(){
 　　return flyweights.size();
 　}
 }

这个工厂方法类非常关键，这里详细解释一下：
　　在1处定义了一个Hashtable用来存储各个对象；在2处选出要实例化的对象，在6处将该对象返回，如果在Hashtable中没有要选择的对象，此时变量flyweight为null，产生一个新的flyweight存储在Hashtable中，并将该对象返回。
　　最后看看Flyweight的调用：

 package Flyweight;
 import java.util.Hashtable;
 public class FlyweightPattern{
 　FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
 　Flyweight fly1;
 　Flyweight fly2;
 　Flyweight fly3;
 　Flyweight fly4;
 　Flyweight fly5;
 　Flyweight fly6;
 　/** *//** Creates a new instance of FlyweightPattern */
 　public FlyweightPattern(){
 　　fly1 = factory.getFlyWeight("Google");
 　　fly2 = factory.getFlyWeight("Qutr");
 　　fly3 = factory.getFlyWeight("Google");
 　　fly4 = factory.getFlyWeight("Google");
 　　fly5 = factory.getFlyWeight("Google");
 　　fly6 = factory.getFlyWeight("Google");
 　}
 　public void showFlyweight(){
 　　fly1.operation();
 　　fly2.operation();
 　　fly3.operation();
 　　fly4.operation();
 　　fly5.operation();
 　　fly6.operation();
 　　int objSize = factory.getFlyweightSize();
 　　System.out.println("objSize = " + objSize);
 　}
 　public static void main(String[] args){
 　　System.out.println("The FlyWeight Pattern!");
 　　FlyweightPattern fp = new FlyweightPattern();
 　　fp.showFlyweight();
 　}
 }

下面是运行结果：

 Concrete---Flyweight : Google
 Concrete---Flyweight : Qutr
 Concrete---Flyweight : Google
 Concrete---Flyweight : Google
 Concrete---Flyweight : Google
 Concrete---Flyweight : Google
 objSize = 2

　我们定义了6个对象，其中有5个是相同的，按照Flyweight模式的定义“Google”应该共享一个对象，在实际的对象数中我们可以看出实际的对象却是只有2个。

总结：
　　Flyweight(享元)模式是如此的重要，因为它能帮你在一个复杂的系统中大量的节省内存空间。在JAVA语言中，String类型就是使用了享元模式。String对象是final类型，对象一旦创建就不可改变。在JAVA中字符串常量都是存在常量池中的，JAVA会确保一个字符串常量在常量池中只有一个拷贝。String a="abc"，其中"abc"就是一个字符串常量。

熟悉java的应该知道下面这个例子：

 String a = "hello";
 String b = "hello";
 if(a == b)
 　System.out.println("OK");
 else
 　System.out.println("Error");

输出结果是：OK。可以看出if条件比较的是两a和b的地址，也可以说是内存空间
核心总结，可以共享的对象，也就是说返回的同一类型的对象其实是同一实例，当客户端要求生成一个对象时，工厂会检测是否存在此对象的实例，如果存在那么直接返回此对象实例，如果不存在就创建一个并保存起来，这点有些单例模式的意思。通常工厂类会有一个集合类型的成员变量来用以保存对象，如hashtable,vector等。在java中，数据库连接池，线程池等即是用享元模式的应用。

 

享元模式的优缺点

　　享元模式的优点在于它大幅度地降低内存中对象的数量。但是，它做到这一点所付出的代价也是很高的：

　　●　　享元模式使得系统更加复杂。为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，这使得程序的逻辑复杂化。

　　●　　享元模式将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长。

本文借鉴：http://www.cnblogs.com/java-my-life/archive/2012/04/26/2468499.html

http://www.cnblogs.com/draem0507/p/3793243.html