1,UML图
单纯享元模式:
抽象享元角色:此角色是所有的具体享元类的超类,为这些规定出需要实现的公共接口。那些需要外蕴状态(External State)的操作可以通过调用商业方法以参数形式传入。
具体享元(ConcreteFlyweight)角色:实现抽象享元角色所规定的接口。如果有内蕴状态的话,必须负责为内蕴状态的话,必须负责为内蕴状态提供存储空间。享元对象的内蕴状态必须与对象所处的周围环境无关,从而使得享元对象可以在系统内共享的。
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复合要要求的享元对象。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。
客户端(Client)角色:本角色需要维护一个对所有享元对象的作用。本角色需要自行存储所有享元对象的外蕴状态。
复合享元模式:
抽象享元角色:此角色是所有的具体享元类的超类,为这些类规定出需要实现的公共接口。那 些需要外蕴状态(External State)的操作可以通过方法的参数传入。抽象享元 的接口使得享元变得可能,但是并不强制子类实行共享,因此并非所有的享元对象都是可以共享的。
具体享元(ConreteFlyweight)角色:实现抽象享元角色所规定的接口。如果有内蕴状态的话,必须负责为内蕴状态提供存储空间。享元对象的内蕴状态必须与对象所处的周围环境无关,从而使得享元对象可以在系统内共享。有时候具体享元角色又叫做单纯具体享角色,因为复合享元角色是由单纯具体享元角色通过复合而成。
复合享元(UnsharableFlyweight)角色:复合享元角色所代表的对象是不可以共享的,但是一个复合享元对象可以分解成为多个本身是单纯享对象的组合。复合享元角色又称做不可共享的享元对象。
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。当一个客户端对象请求一个享元对象的时候,享元工厂角色需要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新的合适的享元对象。
客户端(Client)角色:本角色还需要自行存储所有享元外蕴状态。
2, 模式说明
享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。享元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态(InternalState)和外蕴状态(External State)。
一个内蕴状态是存储在享元对象内部的,并且是不会随环境改变而有所不同的。国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改变而改变的、不可以共享的状态。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。换句话说,它们是相互独立的。
3,模式示例代码[size=large][/size]
单纯享元模式:
package com.maohao.struct.flyweight;
public abstract class Flyweight {
//参数state是外蕴状态
abstract public void operation(String state);
}
package com.maohao.struct.flyweight;
public class ConcreteFlyweight extends Flyweight {
private Character intrinsicState = null;
/**
* 构造子,内蕴状态作为参量传入
*/
public ConcreteFlyweight(Character state) {
this.intrinsicState = state;
}
/**
* 外蕴状态作为参量传入方法中,改变方法的行为
* 但是并不发育对象的内蕴状态
*/
@Override
public void operation(String state) {
System.out.println("...");
}
}
package com.maohao.struct.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
public class FlyweightFactory {
private HashMap flies = new HashMap();
private Flyweight lnkFlyweight;
/**
* 默认构造子
*/
public FlyweightFactory(){}
/**
* 构造子,内蕴状态作为参量传入
*/
public Flyweight factory(Character state) {
if(flies.containsKey(state)) {
return (Flyweight)flies.get(state);
} else {
Flyweight fly = new ConcreteFlyweight(state);
flies.put(state, fly);
return fly;
}
}
/**
* 辅助方法
*/
public void checkFlyweight() {
Flyweight fly;
int i = 0;
for(Iterator it = flies.entrySet().iterator(); it.hasNext() ;) {
Map.Entry e = (Map.Entry)it.next();
System.out.println("Item" + (++i) + ":" + e.getKey());
}
}
}
复合享元模式:
package com.maohao.struct.flyweight;
public abstract class Flyweight2 {
//参数state是外蕴状态
abstract public void operation(String state);
}
package com.maohao.struct.flyweight;
public class ConcreteFlyweight2 extends Flyweight2 {
private Character intrinsicState = null;
/**
* 构造子,内蕴状态作为参量传入
*/
public ConcreteFlyweight2(Character state) {
this.intrinsicState = state;
}
/**
* 外蕴状态作为参量传入方法中,改变方法的行为
* 但是并不发育对象的内蕴状态
*/
@Override
public void operation(String state) {
System.out.println("...");
}
}
package com.maohao.struct.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
public class ConcreteCompositeFlyweight extends Flyweight2 {
private HashMap flies = new HashMap(10);
private Flyweight2 flyweight;
/**
* 默认构造子
*/
public ConcreteCompositeFlyweight() {}
/**
* 增加一个新的单纯享元对象到聚集中
*/
public void add(Character key, Flyweight2 fly) {
flies.put(key, fly);
}
/**
* 外蕴状态作为参量传入到方法中
*/
@Override
public void operation(String state) {
Flyweight2 fly = null;
for(Iterator it = flies.entrySet().iterator(); it.hasNext(); ) {
Map.Entry e = (Map.Entry)it.next();
fly = (Flyweight2)e.getValue();
fly.operation(state);
}
}
}
package com.maohao.struct.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
public class FlyweightFactory2 {
private HashMap flies = new HashMap();
/**
* 默认构造子
*/
public FlyweightFactory2(){}
public Flyweight2 factory(String compositeState) {
ConcreteCompositeFlyweight compositeFly = new ConcreteCompositeFlyweight();
int length = compositeState.length();
Character state = null;
for(int i = 0 ; i < length ; i++) {
state = new Character(compositeState.charAt(i));
System.out.println("factory(" + state + ")");
compositeFly.add(state, this.factory(state));
}
return compositeFly;
}
/**
* 构造子,内蕴状态作为参量传入
*/
public Flyweight2 factory(Character state) {
if(flies.containsKey(state)) {
return (Flyweight2)flies.get(state);
} else {
Flyweight2 fly = new ConcreteFlyweight2(state);
flies.put(state, fly);
return fly;
}
}
/**
* 辅助方法
*/
public void checkFlyweight() {
Flyweight fly;
int i = 0;
for(Iterator it = flies.entrySet().iterator(); it.hasNext() ;) {
Map.Entry e = (Map.Entry)it.next();
System.out.println("Item" + (++i) + ":" + e.getKey());
}
}
}
4。模式优缺点
优点:大幅度地降低内存中对象的数量。
缺点: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。
5。模式何时使用
(1)一个系统有大量的对象
(2)这些对象耗费大量的内存
(3)这些对象的状态中的大部分都可以外部化
(4)这些对象可以按照内蕴状态分成很多的组,当把外蕴对象从对象中剔除时,每一个组都可以仅用一个对象代替
(5)软件系统不依赖于这些对象的身份,换言之,这些对象可以是不可分辨的。
使用享元模式需要维护一个记录了系统已有的所有享元的表,而这需要耗费资源。因此,应当在有足够多的享元实例可供共享时才值得使用享元模式。
6,与其他模式比较
与单例模式:享元模式中的享元对象常常与单例模式中的单例对象混淆。享元模式中的单纯享元对象相对于每一个内蕴状态而言是惟一的,但是它们不是单例对象。一个单例类是不能直接实例化的,而单纯享元对象是可以直接实例化的。
与工厂方法模式:享元工厂角色是一个特殊的工厂方法模式,特殊之处在于这个工厂维护一个所创建过的产品对象的记录,并根据这个记录和产品对象的内部状态循环使用这些产品对象。
与代理模式:在代理模式里面,为了避免加载大量的耗费资源的对象,可以使用一些轻量级的代理对象,只在系统真正使用到原始对象时才真正加载它们。享元模式不是这样。在一个使用享元模式的系统里可能看上去有很多的享元对象,好像都是独立的拷贝,但是它其实是被多个客户端共享的单一实例。
与合成模式:严格地讲,享元模式并不是一个单纯的模式,而是一个由数个模式组合而成的复合模式。如前所述,享元模式的工厂角色是一个工厂方法模式,只是工厂的内部记录了所创建的产品实例,并选择使用这些实例。享元对象是合成模式的应用,抽象 享元角色就是复合构件角色,而具体享元角色就是具体构件角色。复合享元是树枝构件,而单纯享元是树叶构件。
7,模式应用
String类使用了享元模式。String对象是不变对象,一旦创建出来就不能改变。如果需要改变一个字符串的值,就只好创建一个新的String对象。在JVM内部,String对象都是共享的。如果一个系统中有两个String对象所包含的字符串相同的话,JVM实际上只创建一个String对象提供给两个引用,从而实现String对象的共享。STring的intern()方法给出这个字符串在共享池中的惟一实例。
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