享元模式：巧用共享，释放性能潜力

见解分享

2024-02-11 03:53:02

设计模式学习笔记（十四）：享元模式

在软件开发中，当系统中运行时产生的对象过多时，会导致性能下降。比如，一个文本字符串中存在大量重复字符，如果每个字符都用一个单独的对象表示，就会占用大量内存空间。为了解决这个问题，我们可以使用享元模式。

享元模式是一种结构型设计模式，它以共享的方式高效地支持大量细粒度对象的重用。享元模式的关键在于区分对象的内部状态和外部状态。内部状态是对象的固有属性，不能共享，而外部状态是对象的非固有属性，可以共享。

享元模式的实现过程如下：

创建享元工厂： 享元工厂负责创建和管理享元对象。当系统需要一个新的对象时，它会首先向享元工厂请求。如果享元工厂中已经存在一个符合要求的享元对象，它就会直接返回这个对象；否则，它就会创建一个新的享元对象并返回。
维护享元池： 享元工厂维护一个享元池，用于存储已经创建的享元对象。这样，当系统需要一个新的对象时，它可以先从享元池中查找，如果找到，就不用再创建新的对象。
使用享元对象： 客户端使用享元对象时，只需要将对象的外部状态传递给它。享元对象会将外部状态与自己的内部状态结合起来，产生所需的结果。

享元模式的优点：

减少内存占用： 共享享元对象可以减少内存占用，提高系统性能。
提高性能： 共享享元对象可以减少对象的创建和销毁次数，提高系统性能。
提高可伸缩性： 享元模式可以提高系统的可伸缩性，因为它可以支持大量对象的重用。

享元模式的适用场景：

系统中存在大量细粒度对象，并且这些对象具有相同的内部状态。
对象的创建和销毁开销比较大。
系统的内存资源有限。

代码示例：

// 享元工厂
public class FlyweightFactory {

    private Map<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        Flyweight flyweight = flyweights.get(key);
        if (flyweight == null) {
            flyweight = new ConcreteFlyweight(key);
            flyweights.put(key, flyweight);
        }
        return flyweight;
    }
}

// 享元对象
public interface Flyweight {

    void operation(String extrinsicState);
}

// 具体享元对象
public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {

    private String intrinsicState;

    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }

    @Override
    public void operation(String extrinsicState) {
        // ...
    }
}

// 客户端
public class Client {

    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");

        // ...
    }
}