享元模式

半世苍凉 提交于 2019-12-05 11:07:09

展示网站项目需求

小型的外包项目,给客户A做一个产品展示网站,客户A的朋友感觉效果不错,也希望做这样的产品展示网站,但是要求都有些不同:
1、有客户要求以新闻的形式发布;
2、有客户人要求以博客的形式发布;
3、有客户希望以微信公众号的形式发布。

传统方案

1、直接复制粘贴一份,然后根据客户不同要求,进行定制修改;
2、给每个网站租用一个空间。

方案设计示意图:

传统方案解决网站展示项目的问题分析:

1、需要的网站结构相似度很高,而且都不是高访问量网站,如果分成多个虚拟空间来处理,相当于一个相同网站的实例对象很多造成服务器的资源浪费

2、解决思路:整合到一个网站中,共享其相关的代码和数据,对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达成共享,减少服务器资源;

3、对于代码来说,由于是一份实例,维护和扩展都更加容易,可以使用享元模式来解决。

享元模式

基本介绍

1、享元模式(Flyweight Pattern)也叫蝇量模式:运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象;
2、常用于系统底层开发,解决系统的性能问题。像数据库连接池,里面都是创建好的连接对象,在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用,避免重新创建,如果没有我们需要的,则创建一个;
3、享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题,当系统中有大量相似对象,需要缓冲池时。不需总是创建新对象,可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存,同时提高效率;
4、享元模式经典的应用场景就是池技术了,String常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用,享元模式是池技术的重要实现方式。

String s = "hello";
String s2 = new String("hello");

享元模式的原理类图

模式的角色及职责:

1、FlyWeight是抽象的享元角色,他是产品的抽象类,同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现;

2、ConcreteFlyWeight是具体的享元角色,是具体的产品类,实现抽象角色定义相关业务;

3、UnSharedConcreteFlyWeight是不可共享的角色,一般不会出现在享元工厂。

4、FlyWeightFactory享元工厂类,用于构建一个池容器(集合),同时提供从池中获取对象方法。相当于是缓冲池的作用,当我们需要从其中获取具体的产品,有则直接返回对象,没有就创建。

内部状态和外部状态

比如围棋、五子棋、跳棋,它们都有大量的棋子对象,围棋和五子棋只有黑白两色,跳棋颜色多一点,所以棋子颜色就是棋子的内部状态;而各个棋子之间的差别就是位置的不同,当我们落子后,落子颜色是定的,但位置是变化的,所以棋子坐标就是棋子的外部状态;
1、享元模式提出了两个要求:细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了,即将对象的信息分为两个部分:内部状态和外部状态;
2、内部状态指对象共享出来的信息,存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变;
3、外部状态指对象得以依赖的一个标记,是随环境改变而改变的、不可共享的状态。
举个例子:围棋理论上有361个空位可以放棋子,每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生,因为内存空间有限,一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏,如果用享元模式来处理棋子,那么棋子对象就可以减少到只有两个实例,这样就很好的解决了对象的开销问题。

享元模式解决网站展示项目

代码实现:

1、User

// 用户,描述外部状态,网站的使用者不同
@Getter
@Setter
@ToString
@AllArgsConstructor
public class User {
    private String name;
}

2、WebSite

public abstract class WebSite {

    public abstract void use(User user);//抽象方法
}

3、具体的WebSite

//具体网站
public class ConcreteWebSite extends WebSite {

    //共享的部分,内部状态
    private String type = ""; //网站发布的形式(类型)
    
    //构造器
    public ConcreteWebSite(String type) {
        
        this.type = type;
    }

    @Override
    public void use(User user) {
        // TODO Auto-generated method stub
        System.out.println("网站的发布形式为:" + type + " 在使用中 .. 使用者是" + user.getName());
    }   
}

4、网站工厂类

// 网站工厂类,根据需要返回压一个网站
public class WebSiteFactory {
    
    //集合, 充当池的作用
    private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();
    
    //根据网站的类型,返回一个网站, 如果没有就创建一个网站,并放入到池中,并返回
    public WebSite getWebSiteCategory(String type) {
        if(!pool.containsKey(type)) {
            //就创建一个网站,并放入到池中
            pool.put(type, new ConcreteWebSite(type));
        }
        
        return (WebSite)pool.get(type);
    }
    
    //获取网站分类的总数 (池中有多少个网站类型)
    public int getWebSiteCount() {
        return pool.size();
    }
}

5、客户端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub

        // 创建一个工厂类
        WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();

        // 客户要一个以新闻形式发布的网站
        WebSite webSite1 = factory.getWebSiteCategory("新闻");

        
        webSite1.use(new User("tom"));

        // 客户要一个以博客形式发布的网站
        WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("博客");

        webSite2.use(new User("jack"));

        // 客户要一个以博客形式发布的网站
        WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("博客");

        webSite3.use(new User("smith"));

        // 客户要一个以博客形式发布的网站
        WebSite webSite4 = factory.getWebSiteCategory("博客");

        webSite4.use(new User("king"));
        
        System.out.println("网站的分类共=" + factory.getWebSiteCount());
    }
}

享元模式的注意事项和细节

1、在享元模式这样理解,“享”就表示共享,“元”表示对象;

2、系统中有大量对象,这些对象消耗大量内存,并且对象的状态大部分可以外部化时,我们就可以考虑选用享元模式;

3、用唯一标识码判断,如果在内存中有,则返回这个唯一标识码所标识的对象,用HashMap/HashTable存储;

4、享元模式大大减少了对象的创建,降低了程序内存的占用,提高效率;

5、享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态,而外部状态具有
固化特性,不应该随着内部状态的改变而改变,这是我们使用享元模式需要注意的地方;

6、使用享元模式时,注意划分内部状态和外部状态,并且需要有一个工厂类加以控制;

7、享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景,比如String常量池、数据库连接池。

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