介紹

Java中的享元模式(Flyweight Pattern)是一種結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式,旨在通過共享盡可能多的對(duì)象來減少內(nèi)存占用和提高性能.

Java享元模式通常包含以下4種角色

• 享元工廠(Flyweight Factory):負(fù)責(zé)創(chuàng)建和管理享元對(duì)象.
• 具體享元(Concrete Flyweight):實(shí)現(xiàn)享元接口并存儲(chǔ)與共享狀態(tài)相關(guān)的內(nèi)部狀態(tài).
• 抽象享元(Flyweight):定義享元對(duì)象需要實(shí)現(xiàn)的接口或抽象類.
• 非共享狀態(tài)(Unshared State):儲(chǔ)存享元對(duì)象的非共享狀態(tài).

注意:抽象享元和非共享狀態(tài)角色是可選的,可以省略它們將其功能合并到其他角色中

當(dāng)客戶端請(qǐng)求創(chuàng)建或訪問一個(gè)享元對(duì)象時(shí),享元工廠會(huì)檢查是否已經(jīng)創(chuàng)建了該對(duì)象.如果已經(jīng)創(chuàng)建,則返回現(xiàn)有對(duì)象的引用;如果尚未創(chuàng)建,則創(chuàng)建新的對(duì)象并返回其引用.這樣客戶端可以共享現(xiàn)有對(duì)象,而不必創(chuàng)建新的對(duì)象,從而減少內(nèi)存占用和提高性能.

實(shí)現(xiàn)

以電商中的商品信息為例,在電商中,每個(gè)商品都有一個(gè)名稱,價(jià)格,庫(kù)存等屬性.通常情況下,每個(gè)商品都需要單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象,這樣會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存占用增加,而且如果多次購(gòu)買相同的商品,系統(tǒng)會(huì)創(chuàng)建多個(gè)相同的對(duì)象,浪費(fèi)資源.

抽象享元

public interface Product {
    String getName();
    double getPrice();
    int getStock();
}

具體享元

public class ConcreteProduct implements Product{
    private String name;
    private double price;
    private int stock;
    public ConcreteProduct(String name, double price, int stock) {
        this.name = name;
        this.price = price;
        this.stock = stock;
    }
    @Override
    public String getName() {
        return name;
    }
    @Override
    public double getPrice() {
        return price;
    }
    @Override
    public int getStock() {
        return stock;
    }
}

享元工廠

public class ProductFactory {
    private static Map<String, Product> productMap = new HashMap<>();
    public static Product getProduct(String name, double price, int stock) {
        String key = name + "_" + price;
        Product res = productMap.get(key);
        if (Objects.isNull(res)) {
            // 如果緩存池內(nèi)不存在,就創(chuàng)建新對(duì)象放置到緩存池
            res = new ConcreteProduct(name, price, stock);
            productMap.put(key, res);
        }
        return res;
    }
}

測(cè)試

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Product p1 = ProductFactory.getProduct("iPhone 14 Plus", 8899, 1);
        Product p2 = ProductFactory.getProduct("iPhone 14 Plus", 8899, 1);
        System.out.println(p1 == p2);
    }
}

在上面示例代碼中,首先創(chuàng)建一個(gè)商品接口Product,其中包含了商品的名稱,價(jià)格,庫(kù)存等屬性.然后創(chuàng)建具體的商品類ConcreteProduct,實(shí)現(xiàn)Product接口,并定義共享的內(nèi)部狀態(tài)name,price,和stock.接下來我們創(chuàng)建商品工廠ProductFactory,用于創(chuàng)建和管理共享的商品對(duì)象,在這個(gè)工廠中,我們使用HashMap來儲(chǔ)存共享的商品對(duì)象,每當(dāng)客戶端需要購(gòu)買一個(gè)商品時(shí),我們先檢查是否已經(jīng)創(chuàng)建了該商品對(duì)象,如果已經(jīng)創(chuàng)建,則返回現(xiàn)有對(duì)象的引用,如果未創(chuàng)建,則創(chuàng)建新的對(duì)象儲(chǔ)存到HashMap并返回其引用.

總結(jié)

優(yōu)點(diǎn)

• 減少對(duì)象的創(chuàng)建,節(jié)省內(nèi)存空間,提高系統(tǒng)性能.
• 通過共享對(duì)象,可以使得系統(tǒng)中的相同對(duì)象在內(nèi)存中只存在一份,從而減少內(nèi)存的開銷.
• 提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性,如果需要增加新的對(duì)象,只需要在工廠中創(chuàng)建即可,不需要修改原有代碼.
• 提高系統(tǒng)的安全性,共享對(duì)象是只讀的,不會(huì)被修改.

缺點(diǎn)

• 可能會(huì)使得系統(tǒng)變得過于復(fù)雜,增加了代碼的復(fù)雜性.
• 需要額外的工作來維護(hù)共享對(duì)象的一致性,比如需要考慮線程安全等問題.
• 可能會(huì)因?yàn)楣蚕韺?duì)象的存在而降低程序的靈活性,比如無法對(duì)共享對(duì)象進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置.

應(yīng)用場(chǎng)景

• 當(dāng)系統(tǒng)中存在大量相同或相似的對(duì)象時(shí),可以考慮使用享元模式來減少內(nèi)存開銷.
• 當(dāng)需要緩存對(duì)象并且可以復(fù)用時(shí),也可以考慮使用享元模式.
• 在多線程環(huán)境下,可以使用享元模式來實(shí)現(xiàn)對(duì)象的共享,提高程序的并發(fā)性能.
• 在游戲開發(fā)中,可以使用享元模式來管理游戲中的角色等對(duì)象.

到此這篇關(guān)于Java享元設(shè)計(jì)模式優(yōu)化對(duì)象創(chuàng)建提高性能和效率的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java享元設(shè)計(jì)模式內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！