java设计模式之Flyweight

内容: Flyweight定义：

避免大量拥有相同内容的小类的开销(如耗费内存),使大家共享一个类(元类)。

为什么使用?

面向对象语言的原则就是一切都是对象,但是如果真正使用起来,有时对象数可能显得很庞大,比如,字处理软件,如果以每个文字都作为一个对象,几千个字,对象数就是几千,无疑耗费内存,那么我们还是要"求同存异",找出这些对象群的共同点,设计一个元类,封装可以被共享的类,另外,还有一些特性是取决于应用(context),是不可共享的,这也Flyweight中两个重要概念内部状态intrinsic和外部状态extrinsic之分。

说白点,就是先捏一个的原始模型,然后随着不同场合和环境,再产生各具特征的具体模型,很显然,在这里需要产生不同的新对象,所以Flyweight模式中常出现Factory模式.Flyweight的内部状态是用来共享的,Flyweight factory负责维护一个Flyweight pool(模式池)来存放内部状态的对象。

Flyweight模式是一个提高程序效率和性能的模式,会大大加快程序的运行速度.应用场合很多:比如你要从一个数据库中读取一系列字符串,这些字符串中有许多是重复的,那么我们可以将这些字符串储存在Flyweight池(pool)中。

如何使用?

我们先从Flyweight抽象接口开始：

public interface Flyweight {public void operation( ExtrinsicState state );}

//用于本模式的抽象数据类型(自行设计)public interface ExtrinsicState { }下面是接口的具体实现(ConcreteFlyweight) ,并为内部状态增加内存空间, ConcreteFlyweight必须是可共享的,它保存的任何状态都必须是内部(intrinsic),也就是说,ConcreteFlyweight必须和它的应用环境场合无关.;public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {private IntrinsicState state; public void operation( ExtrinsicState state ) { //具体操作} }当然,并不是所有的Flyweight具体实现子类都需要被共享的,所以还有另外一种不共享的ConcreteFlyweight:public class UnsharedConcreteFlyweight implements Flyweight {public void operation( ExtrinsicState state ) { }}

Flyweight factory负责维护一个Flyweight池(存放内部状态),当客户端请求一个共享Flyweight时,这个factory首先搜索池中是否已经有可适用的,如果有,factory只是简单返回送出这个对象,否则,创建一个新的对象,加入到池中,再返回送出这个对象池。

public class FlyweightFactory { //Flyweight poolprivate Hashtable flyweights = new Hashtable(); public Flyweight getFlyweight( Object key ) { Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(key); if( flyweight == null ) {//产生新的ConcreteFlyweightflyweight = new ConcreteFlyweight(); flyweights.put( key, flyweight ); } return flyweight; } }

至此,Flyweight模式的基本框架已经就绪,我们看看如何调用:FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory(); Flyweight fly1 = factory.getFlyweight( "Fred" ); Flyweight fly2 = factory.getFlyweight( "Wilma" );......从调用上看,好象是个纯粹的Factory使用,但奥妙就在于Factory的内部设计上。

Flyweight模式在XML等数据源中应用

我们上面已经提到,当大量从数据源中读取字符串,其中肯定有重复的,那么我们使用Flyweight模式可以提高效率,以唱片CD为例,在一个XML文件中,存放了多个CD的资料.每个CD有三个字段:1.出片日期(year)2.歌唱者姓名等信息(artist)3.唱片曲目 (title)其中,歌唱者姓名有可能重复,也就是说,可能有同一个演唱者的多个不同时期 不同曲目的CD.我们将"歌唱者姓名"作为可共享的ConcreteFlyweight.其他两个字段作为UnsharedConcreteFlyweight.首先看看数据源XML文件的内容：

<?xml version="1.0"?>1978Eno, Brian1950Holiday, Billie1977Eno, Brian....... 虽然上面举例CD只有3张,CD可看成是大量重复的小类,因为其中成分只有三个字段,而且有重复的(歌唱者姓名).CD就是类似上面接口 Flyweight:public class CD {private String title;private int year;private Artist artist;public String getTitle() {return title;　}public int getYear() {return year;}public Artist getArtist() {return artist;}public void setTitle(String t){title = t;}public void setYear(int y){year = y;}public void setArtist(Artist a){artist = a;}}

将"歌唱者姓名"作为可共享的ConcreteFlyweight:

public class Artist {//内部状态private String name; // note that Artist is immutable.String getName(){return name;}Artist(String n){name = n;} }

再看看Flyweight factory,专门用来制造上面的可共享的

ConcreteFlyweight:Artistpublic class ArtistFactory {Hashtable pool = new Hashtable();Artist getArtist(String key){Artist result;result = (Artist)pool.get(key);////产生新的Artistif(result == null) {result = new Artist(key);pool.put(key,result);}　 return result;　 }}

当你有几千张甚至更多CD时,Flyweight模式将节省更多空间,共享的flyweight越多,空间节省也就越大。