本篇内容介绍了“Java结构型设计模式之享元模式是什么及怎么使用”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!
享元模式(Flyweight Pattern)又称为轻量级模式,是对象池的一种实现。属于结构型模式。
类似于线程池,线程池可以避免不停的创建和销毁多个对象,消耗性能。享元模式提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。
享元模式尝试重用现有的同类对象,如果未找到匹配的对象,则创建新对象。主要用于减少创建对象的数量,以减少内存占用和提高性能。其本质是缓存共享对象,降低内存消耗。
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象,将多个对同一对象的访问集中起来,不必为每个访问者创建一个单独的对象,以此来降低内存的消耗。
在系统中增加类和对象的个数,当对象数量太多时,将导致运行代价过高,带来性能下降等问题。
当有大量对象时,有可能会造成内存溢出,把其中共同的部分抽象出来,如果有相同的业务请求,直接返回在内存中已有的对象,避免重新创建。
当系统中多处需要同一组信息时,可以把这些信息封装到一个对象中,然后对该对象进行缓存,这样,一个对象就可以提供给多处需要使用的地方,避免大量同一对象的多次创建,消耗大量内存空间。
享元模式其实就是工厂模式的一个改进机制,享元模式同样要求创建一个或一组对象,并且就是通过工厂方法生成对象的,只不过享元模式中为工厂方法增加了缓存这一功能。
1、系统有大量相似对象。
2、需要缓冲池的场景。
例如
1、JAVA中的String,如果有则返回,如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。
2、数据库的数据池。
优点:
1.减少对象的创建,降低内存中对象的数量,降低系统的内存,提高效率。
2.减少内存之外的其他资源占用。
缺点:
1.关注内、外部状态、关注线程安全问题。
2.提高了系统的复杂度,需要分离出外部状态和内部状态,而且外部状态具有固有化的性质,不应该随着内部状态的变化而变化,否则会造成系统的混乱。
1.抽象享元角色(Flyweight)
享元对象抽象基类或者接口,同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。
2.具体享元角色(ConcreteFlyweight)
实现抽象角色定义的业务。该角色的内部状态处理应该与环境无关,不能出现会有一个操作改变内部状态,同时修改了外部状态。
3.享元工厂(FlyweightFactory)
负责管理享元对象池和创建享元对象。
享元模式把一个对象的状态分成内部状态和外部状态,内部状态是不变的,外部状态是变化的。然后通过共享不变的部分,达到减少对象数量并节约内存的目的。
享元模式的定义有2个要求:细粒度和共享对象。因为要求细粒度对象,所以不可避免地会使对象数量多且性质相近,此时就将这些对象的信息分为两个部分:内部状态和外部状态。
内部状态指与外部状态
内部状态指对象共享出来的信息,存储在享元对象内部并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。
例如
连接池中的连接对象,保存在连接对象中的用户名、密码、连接等信息,在创建对象的时候就设置好了,不会随环境的改变而改变,这些为内部状态。而每个连接要回收利用时,需要给它标记为可用状态,这些为外部状态。
public interface ITicket { /** * 查询票信息 */ void query(); }
public class TrainTicket implements ITicket { /** * 出发地 */ private String from; /** * 目的地 */ private String to; /** * 票种类 */ private String type; /** * 票价 */ private int price; public TrainTicket(String from, String to, String type) { this.from = from; this.to = to; this.type = type; } public void query() { this.price = new Random().nextInt(100); int num = new Random().nextInt(10); System.out.println(String.format("从%s到%s,%s,票价:%s元,剩余车票:%s", this.from, this.to, this.type, this.price, num)); } }
将相同查询票的信息对象进行缓存,复用该对象进行查询,减少对象的创建,降低内存的压力。
public class TicketFactory { private static Map<String, ITicket> ticketPool = new ConcurrentHashMap<String, ITicket>(); public static ITicket queryTicket(String from, String to, String type) { String key = "出发站:"+from + " 目的站:" + to + " 坐席类型:" + type; if (TicketFactory.ticketPool.containsKey(key)) { System.out.println("使用缓存查询:" + key); return TicketFactory.ticketPool.get(key); } System.out.println("第一次查询,创建对象: " + key); ITicket ticket = new TrainTicket(from, to, type); TicketFactory.ticketPool.put(key, ticket); return ticket; } }
public static void main(String[] args) { ITicket ticket = TicketFactory.queryTicket("A", "B", "特等座"); ticket.query(); ticket = TicketFactory.queryTicket("A", "B","一等座"); ticket.query(); ticket = TicketFactory.queryTicket("A", "B","特等座"); ticket.query(); }
第一次查询,创建对象: 出发站:A 目的站:B 坐席类型:特等座
从A--->B,特等座,票价:38元,剩余车票:8
第一次查询,创建对象: 出发站:A 目的站:B 坐席类型:一等座
从A--->B,一等座,票价:0元,剩余车票:4
使用缓存查询:出发站:A 目的站:B 坐席类型:特等座
从A--->B,特等座,票价:62元,剩余车票:6
容器式单例模式适用于需要大量创建单例对象的场景。享元模式的实现恰好类似于容器式单例模式。但是有一点区别是享元模式的重点在于结构上。
经常使用的数据库连接池也使用了享元模式,有效提高了其运行的性能。
在使用数据库连接池时,由于经常使用Connection对象,其主要性能消耗在建立连接和关闭连接的时候,为了提高Connection在调用时的性能,可以将Connection对象在调用前创建好缓存起来,用的时候从缓存中取值,用完再放回去,达到资源重复利用的目的。
@Data public class ConnectionPool { private Vector<Connection> pool; private String url = "jdbc:mysql://localhost:3306/demo"; private String username = "root"; private String password = "123456"; private String driverClassName = "com.mysql.jdbc.Driver"; private int poolSize = 100; /** * 初始化一定数量的连接 */ public ConnectionPool() { pool = new Vector<Connection>(poolSize); try { Class.forName(driverClassName); for (int i = 0; i < poolSize; i++) { Connection conn = DriverManager.getConnection(url, username, password); pool.add(conn); } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } /** * 获取连接 * @return */ public synchronized Connection getConnection() { if (pool.size() > 0) { Connection conn = pool.get(0); pool.remove(conn); return conn; } return null; } /** * 释放归还连接 * @param conn */ public synchronized void release(Connection conn) { pool.add(conn); } }
public static void main(String[] args) { ConnectionPool connectionPool = new ConnectionPool(); Connection conn = connectionPool.getConnection(); System.out.println("获取一个连接:" + conn + "连接池中剩余:" + connectionPool.getPool().size()); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { throw new RuntimeException(e); } finally { connectionPool.release(conn); System.out.println("归还连接池,连接池总数: " + connectionPool.getPool().size()); } }
获取一个连接:com.mysql.jdbc.JDBC4Connection@7fad8c79连接池中剩余:99
归还连接池,连接池总数: 100
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