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图解设计模式(20):Flyweight模式(共享对象,避免浪费)

设计模式 winrains 1年前 (2019-09-24) 49次浏览

Flyweight是“轻量级”的意思,指的是拳击比赛中选手体重最轻的等级。
Flyweight模式是通过尽量共享实例来避免new出实例。当需要某个实例时,并不问题通过new关键字来生成实例,而是尽量共用已经存在的实例。

1 Flyweight模式中的角色

  • Flyweight(轻量级)

表示那些实例会被共享的类,在示例中,对应BigChar类。

  • FlyweightFactory(轻量级工厂)

生成Flyweight角色的工厂,在工厂中生成Flyweight角色可以实现共享实例。在示例中,对应BigCharFactory类。

  • Client(请求者)

使用FlyweightFactory角色来生成Flyweight角色。在示例中,对应BigString类。

2 Flyweight模式的类图

3 示例程序

将普通数字(1,2,3等)显示成大型字符串(通过’#’、’.’、’\n’等显示)。

3.1 类一览表

名字 说明
BigChar 表示“大型字符”的类
BigCharFactory 表示生成和共用BigChar类的实例的类
BigString 表示多个BigChar组成的“大型字符串”的类
Main 测试程序行为的类

3.2 类图

3.3 示例代码

BigChar类

是表示“大型字符”的类。
它的构造方法会生成接收到的(从对应的文本文件中读取)字符所对应的“大型字符”版本的实例,并将其保存在fontdata字段中。

import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class BigChar {
    // 字符名字
    private char charname;
    // 大型字符对应的字符串(由'#' '.' '\n'组成)
    private String fontdata;
    // 构造函数
    public BigChar(char charname) {
        this.charname = charname;
        try {
            BufferedReader reader = new BufferedReader(
                new FileReader("big" + charname + ".txt")
            );
            String line;
            StringBuffer buf = new StringBuffer();
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                buf.append(line);
                buf.append("\n");
            }
            reader.close();
            this.fontdata = buf.toString();
        } catch (IOException e) {
            this.fontdata = charname + "?";
        }
    }
    // 显示大型字符
    public void print() {
        System.out.print(fontdata);
    }
}

BigCharFactory类

生成BigChar类的实例的工厂,实现了共享实例的功能。
本类采用单例模式,getBigChar方法是Flyweight模式的核心方法。请注意,该方法增加了synchronized修饰词,以确保不同线程调用时,避免出现重复创建相同对象的问题。

import java.util.HashMap;
public class BigCharFactory {
    // 管理已经生成的BigChar的实例
    private HashMap pool = new HashMap();
    // Singleton模式
    private static BigCharFactory singleton = new BigCharFactory();
    // 构造函数
    private BigCharFactory() {
    }
    // 获取唯一的实例
    public static BigCharFactory getInstance() {
        return singleton;
    }
    // 生成(共享)BigChar类的实例
    public synchronized BigChar getBigChar(char charname) {
        BigChar bc = (BigChar)pool.get("" + charname);
        if (bc == null) {
            bc = new BigChar(charname); // 生成BigChar的实例
            pool.put("" + charname, bc);
        }
        return bc;
    }
}

BigString类

表示由BigChar组成的“大型字符串”的类。

public class BigString {
    // “大型字符”的数组
    private BigChar[] bigchars;
    // 构造函数
    public BigString(String string) {
        bigchars = new BigChar[string.length()];
        BigCharFactory factory = BigCharFactory.getInstance();
        for (int i = 0; i < bigchars.length; i++) {
            bigchars[i] = factory.getBigChar(string.charAt(i));
        }
    }
    // 显示
    public void print() {
        for (int i = 0; i < bigchars.length; i++) {
            bigchars[i].print();
        }
    }
}

Main类

测试程序。

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        if (args.length == 0) {
            System.out.println("Usage: java Main digits");
            System.out.println("Example: java Main 1212123");
            System.exit(0);
        }
        BigString bs = new BigString(args[0]);
        bs.print();
    }
}

运行结果

java Main 123
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4 总结

4.1 对多个地方产生影响

由于Flyweight模式的主题是共享实例,如果要改变被共享的对象,就会对多个地方产生影响。一个实例的改变,会同时反映到所有使用该实例的地方。

4.2 Intrinsic与Extrinsic

应当共享的信息被称作Intrinsic信息,Instrinsic的意思是“本质的”、“固有的”。它指的是不论实例在哪里、不论在什么情况下都不会改变的信息,或是不依赖于实例状态的信息。
不应当共享的信息被称为Extrinsic信息,Extrinsic的意思是“非本质的”、“外在的”。它是当实例的位置、状况发生改变时会变化的信息,或是依赖于实例状态的信息。

4.3 共享的实例不要被垃圾回收器回收

需要注意,管理共享实例时,不要让实例被垃圾回收器回收。

摘自《图解设计模式》


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