设计模式-12-享员模式

背景
享元模式定义
享元模式UML
应用示例
代码实现
Integer源码分析（valueof方法）
注意事项

背景

围棋理论上有 361 个空位可以放棋子，每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏
如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象就可以减少到只有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题

享元模式定义

享元模式（Flyweight Pattern）也叫蝇量模式: 运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象
常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用，避免重新创建，如果没有我们需要的，则创建一个
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
享元模式经典的应用场景就是池技术了，String 常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用，享元模式是池技术的重要实现方式

享元模式UML
FlyWeight 是抽象的享元角色, 他是产品的抽象类, 同时定义出对象的外部状态和内部状态(后面介绍) 的接口或实现
ConcreteFlyWeight 是具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义相关业务
UnSharedConcreteFlyWeight 是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂。
FlyWeightFactory 享元工厂类，用于构建一个池容器(集合)，同时提供从池中获取对象方法

外部状态和内部状态

比如围棋、五子棋、跳棋，它们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋颜色多一点，所以棋子颜色就是棋子的内部状态；而各个棋子之间的差别就是位置的不同，当我们落子后，落子颜色是定的，但位置是变化的，所以棋子坐标就是棋子的外部状态
享元模式提出了两个要求：细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了，即将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。
举个例子：围棋理论上有 361 个空位可以放棋子，每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏，如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象就可以减少到只有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题

应用示例
需求说明
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

思路分析
设计模式-12-享员模式 - 图2

代码实现

public abstract class WebSite {
    /**
     * 抽象方法
     * @param user
     */
    public abstract void use(User user);
}

public class User {
    private String name;
    public User(String name) {
        this.name = name;
    }
    public String getName() {
        return name;
    }
    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public class ConcreteWebSite extends WebSite{
    /**
     * 网站发布类型
     * 共享的部分，内部状态
     */
    private String type = "";
    public ConcreteWebSite(String type) {
        this.type = type;
    }
    @Override
    public void use(User user) {
        System.out.println("网站的发布形式为:" + type + " 在使用中 .. 使用者是" + user.getName());
    }
}

public class WebSiteFactory {
    /**
     * 集合， 充当池的作用
     */
    private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();
    /**
     * 根据网站的类型，返回一个网站, 如果没有就创建一个网站，并放入到池中,并返回
     * @param type
     * @return
     */
    public WebSite getWebSiteCategory(String type) {
        if(!pool.containsKey(type)) {
            //就创建一个网站，并放入到池中
            pool.put(type, new ConcreteWebSite(type));
        }
        return (WebSite)pool.get(type);
    }
    /**
     * 获取网站分类的总数 (池中有多少个网站类型)
     * @return
     */
    public int getWebSiteCount() {
        return pool.size();
    }
}

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();
        WebSite webSite = factory.getWebSiteCategory("新闻");
        webSite.use(new User("Tom"));
        webSite = factory.getWebSiteCategory("博客");
        webSite.use(new User("Jason"));
        webSite = factory.getWebSiteCategory("博客");
        webSite.use(new User("Jenny"));
        System.out.println("factory.getWebSiteCount() = " + factory.getWebSiteCount());
    }
}

Integer源码分析（valueof方法）

public static void main(String[] args) {
      Integer x = Integer.valueOf(127); // 得到 x实例，类型 Integer
   Integer y = new Integer(127); // 得到 y 实例，类型 Integer
   Integer z = Integer.valueOf(127);//..
   Integer w = new Integer(127);
   System.out.println(x.equals(y)); // 大小，true
   System.out.println(x == y ); //  false
   System.out.println(x == z ); // true
   System.out.println(w == x ); // false
   System.out.println(w == y ); // false
}

valueOf方法

public static Integer valueOf(int i) {
        if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
            return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
        return new Integer(i);
    }

发现如果i的值大于IntegerCache.low 并且小于IntegerCache.high 则直接调用cache这个静态方法
进入IntegerCache

private static class IntegerCache {
        static final int low = -128;
        static final int high;
        static final Integer cache[];
        static {
            // high value may be configured by property
            int h = 127;
            String integerCacheHighPropValue =
                sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
            if (integerCacheHighPropValue != null) {
                try {
                    int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                    i = Math.max(i, 127);
                    // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                    h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
                } catch( NumberFormatException nfe) {
                    // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
                }
            }
            high = h;
            cache = new Integer[(high - low) + 1];
            int j = low;
            for(int k = 0; k < cache.length; k++)
                cache[k] = new Integer(j++);
            // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
            assert IntegerCache.high >= 127;
        }
        private IntegerCache() {}
    }

如果 Integer.valueOf(x) x 在 -128 — 127 直接，就是使用享元模式返回
如果不在范围类，则仍然 new 一个新对象
总结

在 valueOf 方法中，先判断值是否在 IntegerCache 中，如果不在，就创建新的 Integer(new), 否则，就直接从缓存池返回
valueOf 方法，就使用到享元模式
如果使用 valueOf 方法得到一个 Integer 实例，范围在 -128 - 127 ，执行速度比 new 快

注意事项
在享元模式这样理解，“享”就表示共享，“元”表示对象
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
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
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
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，而外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态的改变而改变，这是我们使用享元模式需要注意的地方.
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。
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、数据库连接池

背景

享元模式定义

享元模式UML

应用示例

代码实现

Integer源码分析（valueof方法）

注意事项