外观模式与享元模式

2020-06-27 本文已影响0人攻城老狮

外观模式与享元模式

参考教程：https://www.bilibili.com/video/BV1G4411c7N4
代码实现 Github：https://github.com/yaokuku123/pattern

外观模式

案例

组建一个家庭影院：

DVD播放器、投影仪、自动屏幕、环绕立体声、爆米花机,要求完成使用家庭影院的功能，其过程为：

• 直接用遥控器：统筹各设备开关

• 开爆米花机 • 放下屏幕

• 开投影仪

• 开音响

• 开DVD，选DVD

• 去拿爆米花

• 调暗灯光

• 播放

• 观影结束后，关闭各种设备

传统方式

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分析
1. 在ClientTest 的main方法中，创建各个子系统的对象，并直接去调用子系统(对象) 相关方法，会造成调用过程混乱，没有清晰的过程
2. 不利于在ClientTest 中，去维护对子系统的操作
3. 解决思路：定义一个高层接口，给子系统中的一组接口提供一个一致的界面(比如在高层接口提供四个方法 ready, play, pause, end )，用来访问子系统中的一群接口
4. 也就是说就是通过定义一个一致的接口(界面类)，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需跟这个接口发生调用，而无需关心这个子系统的内部细节 => 外观模式

外观模式

解释：外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用。) 外观模式通过定义一个一致的接口，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需跟这个接口发生调用，而无需关心这个子系统的内部细节。

代码实现

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package com.yqj.pattern.facade;

class DVDPlayer {
    private static DVDPlayer dvdPlayer = new DVDPlayer();

    private DVDPlayer() {

    }

    public static DVDPlayer getInstance() {
        return dvdPlayer;
    }

    public void on() {
        System.out.println("DVDPlayer on");
    }

    public void off() {
        System.out.println("DVDPlayer off");
    }

    public void play() {
        System.out.println("DVDPlayer play");
    }

    public void pause() {
        System.out.println("DVDPlayer pause");
    }
}

class Screen {
    private static Screen screen = new Screen();

    private Screen() {

    }

    public static Screen getInstance(){
        return screen;
    }

    public void up(){
        System.out.println("Screen up");
    }

    public void down(){
        System.out.println("Screen down");
    }
}

class Popcorn{
    private static Popcorn popcorn = new Popcorn();
    private Popcorn(){

    }
    public static Popcorn getInstance(){
        return popcorn;
    }

    public void on(){
        System.out.println("Popcorn on");
    }

    public void off(){
        System.out.println("Popcorn off");
    }

    public void pop(){
        System.out.println("Popcorn pop");
    }
}

class HomeTheaterFacade{
    private DVDPlayer dvdPlayer = DVDPlayer.getInstance();
    private Screen screen = Screen.getInstance();
    private Popcorn popcorn = Popcorn.getInstance();

    public void ready(){
        popcorn.on();
        popcorn.pop();
        screen.down();
        dvdPlayer.on();
    }

    public void play(){
        dvdPlayer.play();
    }

    public void pause(){
        dvdPlayer.pause();
    }

    public void end(){
        popcorn.off();
        screen.up();
        dvdPlayer.off();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        HomeTheaterFacade facade = new HomeTheaterFacade();
        facade.ready();
        System.out.println("=====");
        facade.play();
        System.out.println("=====");
        facade.pause();
        System.out.println("=====");
        facade.end();
    }
}

小结

外观模式对外屏蔽了子系统的细节，因此外观模式降低了客户端对子系统使用的复杂性。
外观模式对客户端与子系统的耦合关系，让子系统内部的模块更易维护和扩展。
通过合理的使用外观模式，可以帮我们更好的划分访问的层次。
当系统需要进行分层设计时，可以考虑使用Facade模式。
在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经变得非常难以维护和扩展，此时可以考虑为新系统开发一个Facade类，来提供遗留系统的比较清晰简单的接口，让新系统与Facade类交互，提高复用性。
不能过多的或者不合理的使用外观模式，使用外观模式好，还是直接调用模块好。要以让系统有层次，利于维护为目的。

享元模式

案例

小型的外包项目，给客户A做一个产品展示网站，客户A的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网站，但是要求都有些不同：

有客户要求以新闻的形式发布
有客户人要求以博客的形式发布
有客户希望以微信公众号的形式发布

传统方法

直接复制粘贴一份，然后根据客户不同要求，进行定制修改。给每个网站租用一个空间。方案设计示意图：

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分析：
1. 需要的网站结构相似度很高，而且都不是高访问量网站，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，造成服务器的资源浪费
2. 解决思路：整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达成共享，减少服务器资源
3. 对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易

享元模式

解释：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。不需总是创建新对象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率。

内部和外部状态

内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变。
外部状态指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。

代码实现

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package com.yqj.pattern.flyweight;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
//外部状态，可以动态使用
class User{
    private String username;

    public User(String username) {
        this.username = username;
    }

    public String getUsername() {
        return username;
    }

    public void setUsername(String username) {
        this.username = username;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "User{" +
                "username='" + username + '\'' +
                '}';
    }
}

//抽象类
abstract class WebSite{
    public abstract void use(User user);
}

//具体实现
class ConcreteWebSite extends WebSite{
    //type 内部状态，共享部分
    private String type = "";

    public ConcreteWebSite(String type) {
        this.type = type;
    }
    //user 外部状态
    @Override
    public void use(User user) {
        System.out.println(user.getUsername() + "用户构建了"+ type + "形式的网站");
    }
}

//工厂类，根据需要返回一个网站
class WebSiteFactory{

    private  Map<String,WebSite> pool = new HashMap<>();

    public WebSite getWebSiteCategory(String type){
        if(!pool.containsKey(type)){
            pool.put(type,new ConcreteWebSite(type));
        }
        return pool.get(type);
    }

    public int getSize(){
        return pool.size();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        WebSiteFactory webSiteFactory = new WebSiteFactory();
        WebSite webSite1 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("新闻");
        webSite1.use(new User("alice"));
        WebSite webSite2 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("博客");
        webSite2.use(new User("tom"));
        WebSite webSite3 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("博客");
        webSite3.use(new User("bob"));
        System.out.println(webSiteFactory.getSize());
    }
}

小结
1. 在享元模式这样理解，“享”就表示共享，“元”表示对象。
2. 系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，我们就可以考虑选用享元模式。
3. 用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用 HashMap/HashTable存储。
4. 享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率。
5. 享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态。
6. 使用享元模式时，注意划分内部状态和外部状态，并且需要有一个工厂类加以控制。
7. 享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景，比如 String常量池、数据库连接。

外观模式与享元模式