Java设计模式(5)共享模式/享元模式(Flyweight模式)
2015-02-12 09:13
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Flyweight定义:避免大量拥有相同内容的小类的开销(如耗费内存),使大家共享一个类(元类)。
说白点,就是先捏一个的原始模型,然后随着不同场合和环境,再产生各具特征的具体模型,很显然,在这里需要产生不同的新对象,所以Flyweight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Flyweight pool(模式池)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:比如你要从一个数据库中读取一系列字符串,这些字符串中有许多是重复的,那么我们可以将这些字符串储存在Flyweight池(pool)中。
下面是接口的具体实现(ConcreteFlyweight),并为内部状态增加内存空间,ConcreteFlyweight必须是可共享的,它保存的任何状态都必须是内部(intrinsic),也就是说,ConcreteFlyweight必须和它的应用环境场合无关。
当然,并不是所有的Flyweight具体实现子类都需要被共享的,所以还有另外一种不共享的ConcreteFlyweight:
Flyweight factory负责维护一个Flyweight池(存放内部状态),当客户端请求一个共享Flyweight时,这个factory首先搜索池中是否已经有可适用的,如果有,factory只是简单返回送出这个对象,否则,创建一个新的对象,加入到池中,再返回送出这个对象池。
至此,Flyweight模式的基本框架已经就绪,我们看看如何调用:
从调用上看,好象是个纯粹的Factory使用,但奥妙就在于Factory的内部设计上。
每个CD有三个字段:
出片日期(year)
歌唱者姓名等信息(artist)
唱片曲目 (title)
其中,歌唱者姓名有可能重复,也就是说,可能有同一个演唱者的多个不同时期 不同曲目的CD。我们将"歌唱者姓名"作为可共享的ConcreteFlyweight.其他两个字段作为UnsharedConcreteFlyweight。
首先看看数据源XML文件的内容:
虽然上面举例CD只有3张,CD可看成是大量重复的小类,因为其中成分只有三个字段,而且有重复的(歌唱者姓名)。
CD就是类似上面接口 Flyweight:
将"歌唱者姓名"作为可共享的ConcreteFlyweight:
再看看Flyweight factory,专门用来制造上面的可共享的ConcreteFlyweight:Artist
当你有几千张甚至更多CD时,Flyweight模式将节省更多空间,共享的flyweight越多,空间节省也就越大。
[b]系列文章:[/b]
Java设计模式(1)工厂模式(Factory模式)
Java设计模式(2)单态模式(Singleton模式)
Java设计模式(3)建造者模式(Builder模式)
Java设计模式(4)原型模式(Prototype模式)
Java设计模式(5)共享模式/享元模式(Flyweight模式)
Java设计模式(6)桥模式(Bridge模式)
Java设计模式(7)装饰模式(Decorator模式)
Java设计模式(8)组合模式(Composite模式)
Java设计模式(9)适配器模式(Adapter模式)
Java设计模式(10)代理模式(Proxy模式)
Java设计模式(11)外观模式(Facade模式)
Java设计模式(12)迭代模式(Iterator模式)
Java设计模式(13)模板模式(Template模式)
Java设计模式(14)责任链模式(Chain of Responsibility模式)
Java设计模式(15)备忘录模式(Memento模式)
Java设计模式(16)中介模式(Mediator模式)
Java设计模式(17)解释器模式(Interpreter模式)
Java设计模式(18)策略模式(Strategy模式)
Java设计模式(19)状态模式(State模式)
Java设计模式(20)观察者模式(Observer模式)
Java设计模式(21)访问模式(Visitor者模式)
Java设计模式(22)命令模式(Command模式)
为什么使用共享模式/享元模式
面向对象语言的原则就是一切都是对象,但是如果真正使用起来,有时对象数可能显得很庞大,比如,字处理软件,如果以每个文字都作为一个对象,几千个字,对象数就是几千,无疑耗费内存,那么我们还是要"求同存异",找出这些对象群的共同点,设计一个元类,封装可以被共享的类,另外,还有一些特性是取决于应用(context),是不可共享的,这也Flyweight中两个重要概念内部状态intrinsic和外部状态extrinsic之分。说白点,就是先捏一个的原始模型,然后随着不同场合和环境,再产生各具特征的具体模型,很显然,在这里需要产生不同的新对象,所以Flyweight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Flyweight pool(模式池)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:比如你要从一个数据库中读取一系列字符串,这些字符串中有许多是重复的,那么我们可以将这些字符串储存在Flyweight池(pool)中。
如何使用共享模式/享元模式
我们先从Flyweight抽象接口开始:public interface Flyweight{ public void operation( ExtrinsicState state ); } //用于本模式的抽象数据类型(自行设计) public interface ExtrinsicState { }
下面是接口的具体实现(ConcreteFlyweight),并为内部状态增加内存空间,ConcreteFlyweight必须是可共享的,它保存的任何状态都必须是内部(intrinsic),也就是说,ConcreteFlyweight必须和它的应用环境场合无关。
public class ConcreteFlyweight implements Flyweight { private IntrinsicState state; public void operation( ExtrinsicState state ){ //具体操作 } }
当然,并不是所有的Flyweight具体实现子类都需要被共享的,所以还有另外一种不共享的ConcreteFlyweight:
public class UnsharedConcreteFlyweight implements Flyweight { public void operation( ExtrinsicState state ) { } }
Flyweight factory负责维护一个Flyweight池(存放内部状态),当客户端请求一个共享Flyweight时,这个factory首先搜索池中是否已经有可适用的,如果有,factory只是简单返回送出这个对象,否则,创建一个新的对象,加入到池中,再返回送出这个对象池。
public class FlyweightFactory { //Flyweight pool private Hashtable flyweights = new Hashtable(); public Flyweight getFlyweight( Object key ) { Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(key); if( flyweight == null ) { //产生新的ConcreteFlyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(); flyweights.put( key, flyweight ); } return flyweight; } }
至此,Flyweight模式的基本框架已经就绪,我们看看如何调用:
FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory(); Flyweight fly1 = factory.getFlyweight( "Fred" ); Flyweight fly2 = factory.getFlyweight( "Wilma" ); ......
从调用上看,好象是个纯粹的Factory使用,但奥妙就在于Factory的内部设计上。
Flyweight模式在XML等数据源中应用
我们上面已经提到,当大量从数据源中读取字符串,其中肯定有重复的,那么我们使用Flyweight模式可以提高效率,以唱片CD为例,在一个XML文件中,存放了多个CD的资料。每个CD有三个字段:
出片日期(year)
歌唱者姓名等信息(artist)
唱片曲目 (title)
其中,歌唱者姓名有可能重复,也就是说,可能有同一个演唱者的多个不同时期 不同曲目的CD。我们将"歌唱者姓名"作为可共享的ConcreteFlyweight.其他两个字段作为UnsharedConcreteFlyweight。
首先看看数据源XML文件的内容:
<?xml version="1.0"?> <collection> <cd> <title>Another Green World</title> <year>1978</year> <artist>Eno, Brian</artist> </cd> <cd> <title>Greatest Hits</title> <year>1950</year> <artist>Holiday, Billie</artist> </cd> <cd> <title>Taking Tiger Mountain (by strategy)</title> <year>1977</year> <artist>Eno, Brian</artist> </cd> ....... </collection>
虽然上面举例CD只有3张,CD可看成是大量重复的小类,因为其中成分只有三个字段,而且有重复的(歌唱者姓名)。
CD就是类似上面接口 Flyweight:
public class CD { private String title; private int year; private Artist artist; public String getTitle() {return title;} public int getYear() {return year;} public Artist getArtist() {return artist;} public void setTitle(String t){title = t;} public void setYear(int y){year = y;} public void setArtist(Artist a){artist = a;} }
将"歌唱者姓名"作为可共享的ConcreteFlyweight:
public class Artist { //内部状态 private String name; // note that Artist is immutable. String getName(){return name;} Artist(String n){ name = n; } }
再看看Flyweight factory,专门用来制造上面的可共享的ConcreteFlyweight:Artist
public class ArtistFactory { Hashtable pool = new Hashtable(); Artist getArtist(String key){ Artist result; result = (Artist)pool.get(key); ////产生新的Artist if(result == null) { result = new Artist(key); pool.put(key,result); } return result; } }
当你有几千张甚至更多CD时,Flyweight模式将节省更多空间,共享的flyweight越多,空间节省也就越大。
[b]系列文章:[/b]
Java设计模式(1)工厂模式(Factory模式)
Java设计模式(2)单态模式(Singleton模式)
Java设计模式(3)建造者模式(Builder模式)
Java设计模式(4)原型模式(Prototype模式)
Java设计模式(5)共享模式/享元模式(Flyweight模式)
Java设计模式(6)桥模式(Bridge模式)
Java设计模式(7)装饰模式(Decorator模式)
Java设计模式(8)组合模式(Composite模式)
Java设计模式(9)适配器模式(Adapter模式)
Java设计模式(10)代理模式(Proxy模式)
Java设计模式(11)外观模式(Facade模式)
Java设计模式(12)迭代模式(Iterator模式)
Java设计模式(13)模板模式(Template模式)
Java设计模式(14)责任链模式(Chain of Responsibility模式)
Java设计模式(15)备忘录模式(Memento模式)
Java设计模式(16)中介模式(Mediator模式)
Java设计模式(17)解释器模式(Interpreter模式)
Java设计模式(18)策略模式(Strategy模式)
Java设计模式(19)状态模式(State模式)
Java设计模式(20)观察者模式(Observer模式)
Java设计模式(21)访问模式(Visitor者模式)
Java设计模式(22)命令模式(Command模式)
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