设计模式之享元模式——初学

1、引言

        一些大型的博客网站、电子商务网站，里面每一个博客或者商家都可以理解为一个小的网站，他们是如何做到的呢，如何实现同样的核心代码，不同的用户用有不同的效果，实现类型的网站得到复用而不是复制相同的代码呢？

        那些博客网站、电子商务网站是利用用户ID的不同，来区别不同的用户，具体的数据和模板可以不同，但代码核心和数据库却是共享的。

 

         假如很多项目到来时，他们需要的网站结构相似度很高，而且都不是那种高访问量的网站，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，这是造成服务器的大量资源浪费，当然更实际的其实是钞票的浪费，如果整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，那么对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达到共享，减少服务器资源，而对于代码，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易。

 

        好像很不错的样子，我也这么觉得，那我们就一起来了解一下， 如何做到共享一份实例吧。

 

2、定义：

享元模式(Flyweight),运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

3、UML（结构图）

类解析：

• FlyWeightFactory:一个共享工厂，用来创建并管理Flyweight对象。它主要是用来确保合理地共享Flyweight，当用户请求一个Flyweight是，FlyweightFactory对象提供一个已创建得实例或者创建一个（如果不存在的话）
• Flyweight：所有具体享元类的超类或接口，通过这个接口，Flyweight可以接受并作用于外部状态，
• ConcreteFlyweight：继承Flyweight超类或实现Flyweight接口，并为内部状态增加存储空间
• UnsharedConcreteFlyweight：指那些不需要共享的Flyweight。因为Flyweight接口共享成为可能，但它不强制要求共享。

4、实践

        网站共享代码

package com.zcr.flyweight;
//享元设计模式实现
//网站抽象类
public abstract class WebSite
{
 public abstract void Use();
}

package com.zcr.flyweight;
//具体的网站类
public class ConcreteWebSite extends WebSite
{
 private String name = "";
 
 public ConcreteWebSite(String name)
 {
  this.name = name;
 }
 
 @Override
 public void Use()
 {
  System.out.println("网站分类："+name);
 }
}

package com.zcr.flyweight;
import java.util.Hashtable;
//网站工厂
public class WebsiteFactory
{
 private Hashtable<String,WebSite> flyweights = new Hashtable<String, WebSite>();
 
 //获得网站分类
 public WebSite GetWebSiteCategory(String key)
 {
  //判断是否存在这个对象，如果存在则直接返回，若不存在，则实例化它再返回
  if(!flyweights.contains(key))
  {
   flyweights.put(key, new ConcreteWebSite(key));
  }
  return flyweights.get(key);
 }
 
 //获取网站分类的总数
 public int GetWebSiteCount()
 {
  return flyweights.size();
 }
}

package com.zcr.flyweight;
public class FlyweightTest
{
 public static void main(String[] args)
 {
  WebsiteFactory f = new WebsiteFactory();
 
  WebSite fx = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
  fx.Use();
 
  WebSite fy = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
  fy.Use();
 
  WebSite fz = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
  fz.Use();
 
  WebSite fl = f.GetWebSiteCategory("博客");
  fl.Use();
 
  WebSite fm = f.GetWebSiteCategory("博客");
  fm.Use();
 
  WebSite fn = f.GetWebSiteCategory("博客");
  fn.Use();
 
  System.out.println("网站分类总数为：" + f.GetWebSiteCount());
 }
}

结果：

 

  上面只实现了对象的共享，不管建立几个网站，是要是‘产品展示’都好是一样的的，只要是‘博客’也是完全相同的，但这样是有问题的，你给企业建立的网站不是一家企业，它们的数据不会相同，所以至少它们应该有不同的账号，那我们该怎么办呢？

 

概念：

内部状态：在享元内部并且不会随环境改变而改变的共享部分

外部状态：随环境改变而改变的、不可能共享的状态就是外部状态

 

        享元模式可以避免大量非常相似类的开销，在程序设计中，有时需哟生成大量细粒度的类实例来表示数据，如果能发现这些实例除了几个参数外基本上都是相同的，有时就能够大幅度的减少需要实例化类的数量。如果能把那些参数移到类实例的外面，在方法调用时将它们传进来，就可以通过共享大幅度地减少单个实例的数目。也就是说，享元模式Flyweight执行时所需要的状态有内部的也有外部的，内部状态存储于ConcreteFlyweight对象之中，而外部对象则应该考虑由客户端对象存储或计算，当调用Flyweight对象的操作时，将该状态传递给它。

 

应用场景

如果一个应用程序使用了大量的对象，而大量的这些对象造成了很大的存储开销时就应该考虑使用；还有就是对象的大多数状态可以外部状态，如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象，此时可以考虑使用享元模式。

        java的String就是采用了这种方式。

 

package com.zcr.flyweight2;

public class User
{
    private String name;
    
    public User(String name)
    {
        this.name = name;
    }

    public String getName()
    {
        return name;
    }

    public void setName(String name)
    {
        this.name = name;
    }
    
    
}

package com.zcr.flyweight2;

//享元设计模式实现

//网站抽象类
public abstract class WebSite
{
    //“使用”方法需要传递“用户”对象
    public abstract void Use(User user);
}

package com.zcr.flyweight2;

//具体的网站类
public class ConcreteWebSite extends WebSite
{
    private String name = "";
    
    public ConcreteWebSite(String name)
    {
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void Use(User user)
    {
        System.out.println("网站分类："+name+"用户名："+user.getName());

    }

}

package com.zcr.flyweight2;

import java.util.Hashtable;

//网站工厂
public class WebsiteFactory
{
    private Hashtable<String,WebSite> flyweights = new Hashtable<String, WebSite>();
    
    //获得网站分类
    public WebSite GetWebSiteCategory(String key)
    {
        //判断是否存在这个对象，如果存在则直接返回，若不存在，则实例化它再返回
        if(!flyweights.contains(key))
        {
            flyweights.put(key, new ConcreteWebSite(key));
        }
        return flyweights.get(key);
    }
    
    //获取网站分类的总数
    public int GetWebSiteCount()
    {
        return flyweights.size();
    }
}

package com.zcr.flyweight2;

public class FlyweightTest
{
    public static void main(String[] args)
    {
        WebsiteFactory f = new WebsiteFactory();
        
        WebSite fx = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
        fx.Use(new User("小菜"));
        
        WebSite fy = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
        fy.Use(new User("大烟笼"));
        
        WebSite fz = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
        fz.Use(new User("大菜"));
        
        WebSite fl = f.GetWebSiteCategory("博客");
        fl.Use(new User("老顽童"));
        
        WebSite fm = f.GetWebSiteCategory("博客");
        fm.Use(new User("肥菜"));
        
        WebSite fn = f.GetWebSiteCategory("博客");
        fn.Use(new User("小小斌"));
        
        System.out.println("网站分类总数为：" + f.GetWebSiteCount());
    }
}

 结果: