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java设计模式:03-06-享元模式

2024/10/4 2:07:38 来源:https://blog.csdn.net/Mr_Air_Boy/article/details/140546984  浏览:    关键词:java设计模式:03-06-享元模式

享元模式(Flyweight Pattern)

享元模式(Flyweight Pattern)是一种结构型设计模式,它通过共享技术来有效地支持大量细粒度对象的重用。享元模式避免了在相似对象间的高开销,通过共享尽可能多的状态来尽量减少内存使用。享元模式的核心思想是将对象的状态分为内在状态(共享部分)和外在状态(不共享部分),内在状态可以被多个对象共享,而外在状态则需要在对象之间独立维护。

享元模式的应用场景

  • 系统中有大量相似对象,由于重复而造成了大量的内存开销。
  • 对象的状态可以分为内在状态和外在状态,其中内在状态可以共享。
  • 需要支持大量细粒度对象的共享,以减少内存开销,如文本编辑器中的字符对象、图形应用中的图形对象等。

享元模式的实现方式

1. 传统实现方式

思想:创建一个享元工厂,用于创建和管理享元对象。享元工厂确保共享享元对象的唯一实例,避免重复创建相同的对象。

实现方式

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;// 享元接口
interface Flyweight {void operation(String extrinsicState);
}// 具体享元类
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {private String intrinsicState;public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {this.intrinsicState = intrinsicState;}public void operation(String extrinsicState) {System.out.println("Intrinsic State = " + intrinsicState + ", Extrinsic State = " + extrinsicState);}
}// 享元工厂
class FlyweightFactory {private Map<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();public Flyweight getFlyweight(String key) {if (!flyweights.containsKey(key)) {flyweights.put(key, new ConcreteFlyweight(key));}return flyweights.get(key);}
}// 客户端代码
public class FlyweightPattern {public static void main(String[] args) {FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();Flyweight flyweight1 = factory.getFlyweight("A");Flyweight flyweight2 = factory.getFlyweight("B");Flyweight flyweight3 = factory.getFlyweight("A");flyweight1.operation("First Call");flyweight2.operation("Second Call");flyweight3.operation("Third Call");}
}

优点

  • 减少对象的创建,降低内存消耗。
  • 提高系统性能,通过共享技术避免对象的重复创建。
  • 提高了系统的可扩展性,可以很方便地新增具体享元类。

缺点

  • 增加系统的复杂性,需要维护一个享元对象的池。
  • 享元模式使得系统不容易理解和维护,因为它引入了众多的细粒度对象。
  • 可能不适用于内在状态无法分离的情况
2. 使用多线程和缓存优化的享元模式

思想:通过使用多线程和缓存技术来优化享元模式,确保享元工厂在高并发环境下的性能和正确性。

实现方式

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.ConcurrentMap;// 享元接口
interface Flyweight {void operation(String extrinsicState);
}// 具体享元类
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {private String intrinsicState;public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {this.intrinsicState = intrinsicState;}public void operation(String extrinsicState) {System.out.println("Intrinsic State = " + intrinsicState + ", Extrinsic State = " + extrinsicState);}
}// 享元工厂
class FlyweightFactory {private ConcurrentMap<String, Flyweight> flyweights = new ConcurrentHashMap<>();public Flyweight getFlyweight(String key) {flyweights.computeIfAbsent(key, k -> new ConcreteFlyweight(k));return flyweights.get(key);}
}// 客户端代码
public class OptimizedFlyweightPattern {public static void main(String[] args) {FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();Flyweight flyweight1 = factory.getFlyweight("A");Flyweight flyweight2 = factory.getFlyweight("B");Flyweight flyweight3 = factory.getFlyweight("A");flyweight1.operation("First Call");flyweight2.operation("Second Call");flyweight3.operation("Third Call");}
}

优点

  • 线程安全:使用并发容器和原子操作,确保在高并发环境下的正确性。
  • 缓存优化:使用缓存技术减少对象的重复创建,提高性能。

缺点

  • 增加了代码复杂度:多线程和缓存技术的引入使得代码更加复杂。
  • 可能增加内存消耗:缓存技术可能会增加一定的内存开销。

总结

实现方式优点缺点
传统实现方式减少对象创建,降低内存消耗,提高系统性能,系统可扩展性高增加系统复杂性,需要维护享元对象池,不易理解和维护
使用多线程和缓存优化的享元模式线程安全,性能高,减少对象的重复创建代码复杂度增加,多线程和缓存技术的引入增加了系统复杂性

选择哪种实现方式应根据具体的需求和系统的复杂度来决定。如果系统中有大量的相似对象并且需要在高并发环境下使用,可以选择使用多线程和缓存优化的享元模式。如果系统的并发需求不高,可以选择传统实现方式。

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