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享元模式:结构型设计模式的一种

来源:网络 更新时间:2024-12-05 09:31:12

享元(Flyweight、Cache)模式是一种结构型设计模式。它通过将对象的内部状态和外部状态分开,尽量共享内部状态来减少对象的创建。内部状态是对象可以共享的部分,而外部状态是对象特有的、依赖于环境的部分。

享元模式的目的在于有效共享对象,避免重复创建相同内容的对象,减少内存开销,让你能在有限的内存中载入更多对象。享元类的状态只能由构造函数的参数进行一次性初始化,它不能对其他对象公开其设置器或公有成员变量。因此,享元模式只是一种优化。

在Java标准库中,享元模式有很多使用,比如Byte、Integer。它是通过工厂方法创建对象,在工厂方法内部,很可能返回缓存的实例,而不是新创建实例,从而实现不可变实例的复用。在实际应用中,享元模式主要应用于缓存,直接返回内存中缓存的数据。

当需要创建大量相似的对象时,且这些对象的内部状态有很多相同部分时,可以使用享元模式。享元模式通常由以下组成部分:

  • Flyweight(享元类):抽象享元类,负责存储共享的内部状态,定义接口以允许客户端访问内部状态。
  • ConcreteFlyweight(具体享元类):具体的享元类,负责实现共享对象的操作,存储内部状态。
  • FlyweightFactory(享元工厂):享元工厂类,用来管理和维护享元对象池。它确保享元对象的共享,避免重复创建相同对象。
  • Client(客户端):使用享元对象的代码,负责传递外部状态,并将共享对象传递给其他对象进行操作。

举例来说,如果开发一个文字编辑器,可以使用享元模式将相同字符的显示对象共享。

享元模式的优点包括节省内存、提高性能和降低资源消耗。通过共享相同的对象,享元模式减少内存占用,减少对象的创建,减少内存垃圾回收的频率,从而提高性能,特别是在系统需要创建大量相似对象时。然而,享元模式的实现较为复杂,需要设计共享对象池,因此也存在增加复杂度的缺点。

享元模式的设计思想是尽量复用已创建的对象,常用于工厂方法内部的优化。与单例模式相比,单例模式不允许创建新实例,而享元模式要求实例不变,把 "应该创建一个新实例" 的操作优化为 "直接返回一个缓存的实例"。单例对象可以是可变的,而享元对象是不可变的。

纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。-- 烟沙九洲