【设计模式 - 11】之享元模式（FlyWeight）

1      模式简介

当系统中存在大量对象时，非常容易造成内存溢出。为了解决这个问题，我们把这些对象中共有的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，则直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建，这就是享元模式。

 

享元模式（FlyweightPattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能，即它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。

 

例如，JAVA中的String使用的就是享元模式：

public class Test {
public static void main(String[] args) {
String a = "abc";
String b = "abc";
System.out.println(a == b);
}
}
// 返回值：true又如，一个编辑器中如果只能输入大小写的字母，则有52个字符可以输入，此时我们只需要在编辑器中存储52个字符对象，而不需要每输入一个字符就创建一个对象。
 

享元模式的UML图：

 


享元模式的适用场景：

1)        当系统中有大量对象时；

2)        当这些对象基本相似时；

3)        当这些对象会消耗大量内存时；

4)        当这些对象需要使用缓冲池管理时。

 

享元模式的使用方法：

享元模式通常使用一个工厂管理，在工厂中维护一个HashTable或HashMap，使用唯一标识来存放和取出对象。另外还可以对工厂使用单例模式，保证项目中只有一个工厂。

 

享元模式的优点：

大大减少了对象的创建，降低了系统的内存，提高了效率。

 

享元模式的缺点：

提高了系统的负责度，需要分离出外部状态和内部状态，外部状态不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

 

2      实例

我们以上面说的编辑器的例子为需求，要求编辑器中只能输入字符，使用享元模式进行管理。

 

享元接口：

public interface MyChar {
String showMyChar();
}享元实现类：
public class MyCharImpl implements MyChar {
private Character c;

public MyCharImpl(Character c) {
this.c = c;
}

@Override
public String showMyChar() {
return this.c + "";
}
}享元工厂：
public class MyCharFactory {
private static MyCharFactory instance;

private Map<Character, MyChar> charMap;

private MyCharFactory() {
this.charMap = new HashMap<Character, MyChar>();
}

/**
* 单例
*/
public static MyCharFactory getInstance() {
if (instance == null) {
synchronized (MyCharFactory.class) {
if (instance == null) {
instance = new MyCharFactory();
}
}
}
return instance;
}

/**
* 根据字符的键获取字符对象
*/
public MyChar getMyChar(Character character) {
MyChar c = charMap.get(character);
if (c == null) {
c = new MyCharImpl(character);
charMap.put(character, c);
}
return c;
}

/**
* 获取Map中存储的字符的数量
*/
public int getCharCount() {
return charMap.size();
}
}测试类：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
MyChar char1;
MyChar char2;
MyChar char3;
MyChar char4;
MyChar char5;
MyChar char6;

char1 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('a'));
System.out.println("获取享元字符：" + char1.showMyChar());
System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
char2 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('b'));
System.out.println("获取享元字符：" + char2.showMyChar());
System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
char3 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('c'));
System.out.println("获取享元字符：" + char3.showMyChar());
System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
char4 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('a'));
System.out.println("获取享元字符：" + char4.showMyChar());
System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
char5 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('a'));
System.out.println("获取享元字符：" + char5.showMyChar());
System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
char6 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('d'));
System.out.println("获取享元字符：" + char6.showMyChar());
System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
}
}运行结果如下图所示：



最后贴出享元模式的GitHub代码地址：【GitHub - FlyWeight】。