Java 设计模式之享元模式
一、定义
运用共享技术来有效地支持大量颗粒度对象的复用,它通过共享已存在的对象来大幅减少需要创建的对象数量,避免大量相似对象的开销,从而提高系统资源的利用率。
享元模式中存在以下两种状态:
内部状态:即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。
外部状态:指随环境改变而改变的不可以共享的部分,享元模式的实现要领就是区分应用中的这两种状态,并将外部状态外部化。
主要角色:
抽象享元角色:通常是一个接口或抽象类,在抽象享元类中声明了具体享元类公共的方法,这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据(内部状态),同时也可以通过这些方法来设置外部数据(外部状态)。
具体享元角色:它实现了抽象享元类,称为享元对象,在具体享元类中为内部状态提供了存储空间,通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类,为每一个具体享元类提供唯一的享元对象。
非享元角色:并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享,不能被共享的子类可设计为非共享具体享元类,当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过实例化创建。
享元工厂角色:负责创建和管理享元角色,当客户对象请求一个享元对象时,享元工厂检查系统中是否存在符合要求的享元对象,如果存在则提供给客户,如果不存在则创建一个新的享元对象。
二、代码实现
举例:在五子棋中包含了多个“黑棋”和“白棋”,我们开发的过程中不能每创建一个黑白棋都要new一个对象,这样时非常浪费内存的,所以我们采用享元模式来减少对象创建的数量。
抽象享元角色:棋子
public interface ChessPieces { void DownPieces(int x,int y); }
具体享元角色:黑棋
public class BlackPieces implements ChessPieces { @Override public void DownPieces(int x, int y) { System.out.println("我是黑棋:位置在:"+x+" "+y); } }
具体享元角色:白棋
public class WhitePieces implements ChessPieces { @Override public void DownPieces(int x, int y) { System.out.println("我是白棋:位置在:"+x+" "+y); } }
享元工厂角色:
public class PiecesFactory { //存储棋子 private HashMapmap; //初始化 private PiecesFactory(){ map = new HashMap<>(); map.put("black",new BlackPieces()); map.put("white",new WhitePieces()); } //单例模式 public static PiecesFactory instance = new PiecesFactory(); public static PiecesFactory getInstance(){ return instance; } //获取棋子 public ChessPieces getPieces(String type){ return map.get(type); } }
使用:
public static void main(String[] args) { ChessPieces piece = PiecesFactory.getInstance().getPieces("black"); piece.DownPieces(1,2); ChessPieces piece2 = PiecesFactory.getInstance().getPieces("black"); piece2.DownPieces(3,4); ChessPieces piece3 = PiecesFactory.getInstance().getPieces("black"); piece3.DownPieces(5,6); System.out.println(piece.hashCode()); System.out.println(piece2.hashCode()); System.out.println(piece3.hashCode()); }
输出:
我是黑棋:位置在:1 2 我是黑棋:位置在:3 4 我是黑棋:位置在:5 6 366712642 366712642 366712642
上面代码我们通过享元工厂获取了三次黑棋,并打印了三个黑棋的hashcode,其中1,2; 3,4; 5,6;就是指的非享元角色,它不需要共享但由外部传入,而且三个黑棋的hashcode都是一致的,这就说明我们获取的三个黑棋 都是指向同一个对象。
三、总结
优点:极大减少内存中相似对象的数量,节约系统资源。
缺点:为了使对象可以共享,所以需要将享元对象的部分状态外部化,使程序逻辑变复杂。
使用场景:一个系统中有大量相同或相似的对象造成内存大量的浪费。