设计模式-享元模式
享元模式(Flyweight Pattern)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。这种类型的设计模式属于结构型模式,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。我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式。由于只有 5 种可用的颜色,所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象。
概要
意图
通过共享对象来减少创建大量相似对象时的内存消耗。。
主要解决的问题
避免因创建大量对象而导致的内存溢出问题。
通过共享对象,提高内存使用效率。
使用场景
当系统中存在大量相似或相同的对象。
对象的创建和销毁成本较高。
对象的状态可以外部化,即对象的部分状态可以独立于对象本身存在。
实现方式
定义享元接口:创建一个享元接口,规定可以共享的状态。
创建具体享元类:实现该接口的具体类,包含内部状态。
使用享元工厂:创建一个工厂类,用于管理享元对象的创建和复用。
关键代码
HashMap:使用哈希表存储已经创建的享元对象,以便快速检索。
应用实例
Java中的String对象:字符串常量池中已经存在的字符串会被复用。
数据库连接池:数据库连接被复用,避免频繁创建和销毁连接。
优点
减少内存消耗:通过共享对象,减少了内存中对象的数量。
提高效率:减少了对象创建的时间,提高了系统效率。
缺点
增加系统复杂度:需要分离内部状态和外部状态,增加了设计和实现的复杂性。
线程安全问题:如果外部状态处理不当,可能会引起线程安全问题。
使用建议
在创建大量相似对象时考虑使用享元模式。
确保享元对象的内部状态是共享的,而外部状态是独立于对象的。
注意事项
状态分离:明确区分内部状态和外部状态,避免混淆。
享元工厂:使用享元工厂来控制对象的创建和复用,确保对象的一致性和完整性。
结构
享元模式包含以下几个核心角色:
享元工厂(Flyweight Factory):
负责创建和管理享元对象,通常包含一个池(缓存)用于存储和复用已经创建的享元对象。
具体享元(Concrete Flyweight):
实现了抽象享元接口,包含了内部状态和外部状态。内部状态是可以被共享的,而外部状态则由客户端传递。
抽象享元(Flyweight):
定义了具体享元和非共享享元的接口,通常包含了设置外部状态的方法。
客户端(Client):
使用享元工厂获取享元对象,并通过设置外部状态来操作享元对象。客户端通常不需要关心享元对象的具体实现。