《设计模式》享元模式

基本介绍

定义

使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象.

介绍

• 享元模式属于结构型模式。
• 享元模式是池技术的重要实现方式，它可以减少重复对象的创建，使用缓存来共享对象，从而降低内存的使用。
• 细粒度的对象其状态可以分为两种：内部状态和外部状态。
  • 内部状态:对象可共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境的改变而改变。
  • 外部状态:对象依赖的一个标记是随环境改变而改变的,并且不可共享。

UML类图

享元模式UML类图

角色说明：

• Flyweight(抽象享元角色)：接口或抽象类，可以同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。
• ConcreteFlyweight（具体享元角色）：实现抽象享元角色中定义的业务。
• UnsharedConcreteFlyweight（不可共享的享元角色）：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。该对象一般不会出现在享元工厂中。
• FlyweightFactory（享元工厂）：管理对象池和创建享元对象。

具体实现

最近共享单车非常火，就以共享单车为例。如果我们之前没用过共享单车的话，需要先交一份押金才能用;交过押金之后，第二次使用的话就可以直接用了，不用再次交押金。这就跟对象池非常像，如果池中没有这个对象的话，需要先创建一个对象;如果存在的话，则可以直接使用这个对象了。

1、创建抽象享元角色。定义一个单车接口，里面有个计费方法：

public interface IBike {
  void billing(int time);
}

2、创建具体享元角色。创建共享单车类，其中单价是它的内部状态，不随环境而改变；总价是它的外部状态，随着环境改变而改变。

// 共享单车类
public class ShareBike implements IBike {
  // 单价
  private int price = 1;
  // 总价
  private int total;
   
  @Override
  public void billing(int time) {
    total = price * time;
    System.out.println("骑车花费了" + total + "元");
  }
}

3、创建享元工厂。负责管理对象池和创建享元对象：

public class BikeFactory {
  // 使用HashMap来保存IBike对象
  private static Map<String, IBike> pool = new HashMap<>();

  public IBike getBike(String name) {
    IBike bike = null;
    if (pool.containsKey(name)) {
      // 如果存在对象的话，直接使用
      System.out.println("押金已交，直接用车：" + name);
      bike = pool.get(name);
    } else {
      // 对象不存在的话，先创建对象
      bike = new ShareBike();
      pool.put(name, bike);
      System.out.println(name + "交100押金，可以用车了。");
    }
    return bike;
  }
}

4、客户端测试：

public void test() {
  BikeFactory factory=new BikeFactory();
  IBike ofo = factory.getBike("ofo");
  ofo.billing(2);
  IBike mobike = getBike("Mobike");
  mobike.billing(1);
  IBike ofo1 = getBike("ofo");
  ofo1.billing(3);
}

输出结果：

ofo交100押金，可以用车了。
骑车花费了2元
Mobike交100押金，可以用车了。
骑车花费了1元
押金已交，直接用车：ofo
骑车花费了3元

模式总结

应用场景

• 系统存在大量相似或相同的对象。
• 外部状态相同类似情况下。
• 需要缓冲池时。

优点

• 大大减少了系统创建的对象，降低了程序内存的使用。

缺点

• 将对象分为内部状态和外部状态两部分，导致系统变复杂，逻辑也更复杂。
• 将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长。

Android中的源码分析

关于享元模式，我们接触到最多的还是Java中的String。如果字符串常量池中有此字符则直接返回，否则先在字符串常量池中创建字符串。看下例子：

1、String例子

String s0 = "abc";
String s1 = "abc";

System.out.println("s0 == s1 " + s0 == s1);

输出结果：

s0 == s1 true

可以看到s0和s1指向了同一个引用。

2、总结
由于String采用了享元模式，可以防止程序创建过多相同的字符串，节省了内存。