
结构型设计模式之享元模式.md
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简介:
本文介绍了享元(Flyweight)设计模式的概念、应用场景及其优势,通过实例讲解了如何使用享flyweight模式优化程序性能。适合对设计模式感兴趣的开发者阅读。
享元模式(Flyweight)是23种设计模式之一,属于结构型设计模式。该模式通过共享技术有效地支持大量细粒度对象的复用。其目的是为了减少创建对象的数量,以降低内存占用并提高性能。
### 细粒度对象
享元模式主要处理的对象是有多个内部状态的细粒度对象。这些对象因体积小而创建成本较高,并且它们的状态可以被分离为共享部分和非共享部分。通过将内部状态独立出来并在不同的实例间进行共享,享元模式得以实现。
### 使用场景
1. 大量相似对象的情况:当应用程序需要使用大量类似的对象时,例如文本编辑器中的字符对象,在这种情况下应用享元模式可以确保相同字符只创建一次并供后续复用。
2. 缓存机制:在频繁访问某个高成本计算或创建的对象的情况下,可以通过将这些对象存储到缓存中来实现。这样当再次需要使用时可以直接从缓存获取,避免重复的计算和创建操作,从而提高系统性能。
3. 连接池与资源池设计:例如数据库连接可以在多个请求间共享以减少频繁地创建及销毁连接的操作;线程也可以通过类似的机制进行管理。
### 作用
1. 提升效率:对于那些对象生成成本较高的情况,使用缓存可以避免重复的创建过程。
2. 减少内存消耗:尽可能多地复用对象来降低系统的整体资源需求。
### 主要角色
- Flyweight(享元接口)定义了所有具体实现类需要遵守的方法,以便外部代码可以通过它与具体的享元交互。
- ConcreteFlyweight(具体的享元对象)实现了上述的共享状态,并提供了必要的业务逻辑方法。
- FlyweightFactory(享元工厂)用于创建和管理这些飞天模式下的实例。它维护一个池来存储已存在的或者新生成的对象,以便于复用。
- UnsharedConcreteFlyweight(非共享享元对象)不需要被分享但仍然需要遵循统一的接口以处理特定业务逻辑。
### 类图
类图展示了各种组件之间的关系:工厂创建并管理实例;而这些实例则实现了共同定义的方法来执行各自的职责。同时,它也包括了那些不参与数据共享但是依然通过相同的接口进行操作的具体对象类型。
### 示例代码
示例中以Java语言为例介绍了如何实现享元模式:
- CharFlyweight作为抽象类规定了所有字符的操作。
- Character是CharFlyweight的子类,并实现了具体的业务逻辑方法。
- CharFactory负责创建和返回实例,确保同一类型的字符不会被重复生成。
### 实际应用
1. 缓存:在需要快速访问数据对象时使用享元模式来实现缓存机制是一个常见做法。
2. 字符串常量池:Java中的字符串是通过一个内部的字符串池进行管理以复用相同的值,这也是享元模式的一个典型例子。
3. 线程与连接资源池设计同样遵循了这种思想。
综上所述,在对象创建成本高、数量多且状态可以分离的情况下应用享元模式能够有效减少内存消耗及提高性能。它是构建高效可扩展系统的重要工具之一。
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