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Java享元模式(Flyweight)

2022年07月19日141duanxz

介绍Java享元模式(Flyweight)

本文我们探讨一种结构模式————享元模式。一般用于减少内存占用,对于对象实例化比较昂贵的应用可以提升应用的性能。
简言之,享元模式基于工厂重用已创建的对象。每次调用对象时,工厂检查对象是否已经创建。如果是,则返回已存在对象,否则创建新的对象,存储并返回。

共享对象的状态由一个不变组件(内部的)和一个可以由客户端代码操作的变量组件(外部的)组成。共享对象时不变的这点很重要:对其状态的任何操作都必须有工厂执行。

示例实现

享元模式主要元素包括:

  • 定义客户端代码能在享元对象上执行操作的接口
  • 一个或多个接口实现
  • 一个工厂负责对象实例化及缓存

下面我们实现每个组件。

Vehicle 接口

我们首先定义Vehicle 接口。由于这个接口将是工厂方法的返回类型,我们需要确保公开所有相关的方法:

public void start(); 
public void stop(); 
public Color getColor(); 

Vehicle接口实现

接下来,我们定义Car类实现Vehicle接口,并实现其所有方法。该对象的状态有两个engine和color字段:

import java.awt.Color; 
import javax.annotation.concurrent.Immutable; 
 
/** 
 * Represents a car. This class is immutable. 
 */ 
@Immutable 
@Slf4j 
public class Car implements Vehicle { 
	private Engine engine; 
 
	private Color color; 
 
	/** 
	 * Instantiates a new Car. 
	 */ 
	public Car(Engine engine, Color color) { 
		this.engine = engine; 
		this.color = color; 
 
		// Building a new car is a very expensive operation! 
		try { 
			Thread.sleep(2000); 
		} catch (InterruptedException e) { 
			LOG.error("Error while creating a new car", e); 
		} 
	} 
 
	@Override 
	public void start() { 
		LOG.info("Car is starting!"); 
		engine.start(); 
	} 
 
	@Override 
	public void stop() { 
		LOG.info("Car is stopping!"); 
		engine.stop(); 
	} 
 
	@Override 
	public Color getColor() { 
		return this.color; 
	} 
} 

Vehicle 工厂

最后但并非最不重要的,我们将创建VehicleFactory。制造一辆新车是一个非常昂贵的操作,所以工厂将针对每种颜色仅生产一辆。因此我们使用map作为缓存保存已创建的对象:

import java.awt.Color; 
import java.util.HashMap; 
import java.util.Map; 
 
public class VehicleFactory { 
 
	/** 
	 * Stores the already created vehicles. 
	 */ 
	private static Map<Color, Vehicle> vehiclesCache = new HashMap<Color, Vehicle>(); 
 
	/** 
	 * Private constructor to prevent this class instantiation. 
	 */ 
	private VehicleFactory() { 
	} 
 
	/** 
	 * Returns a vehicle of the same color passed as argument. If that vehicle 
	 * was already created by this factory, that vehicle is returned, otherwise 
	 * a new one is created and returned. 
	 */ 
	public static Vehicle createVehicle(Color color) { 
		// Looks for the requested vehicle into the cache. 
		// If the vehicle doesn't exist, a new one is created. 
		Vehicle newVehicle = vehiclesCache.computeIfAbsent(color, newColor -> { 
			// Creates the new car. 
			Engine newEngine = new Engine(); 
			return new Car(newEngine, newColor); 
		}); 
		return newVehicle; 
	} 
} 

注意客户端代码仅能通过传入参数影响对象的外部状态(即color)。
很多应用使用缓存提升响应速度。享元模式与缓存的核心概念类似,能够很好地实现该目的。当然,在复杂性和实现方面,此模式与典型的通用缓存有几个关键区别。

总结

本快速教程主要关注Java中的享元(flyweight)设计模式。


本文参考链接:https://blog.csdn.net/neweastsun/article/details/89814765
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