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享元

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运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

享元(Flyweight)的核心思想很简单:如果一个对象实例一经创建就不可变,那么反复创建相同的实例就没有必要,直接向调用方返回一个共享的实例就行,这样即节省内存,又可以减少创建对象的过程,提高运行速度。

享元模式在Java标准库中有很多应用。我们知道,包装类型如ByteInteger都是不变类,因此,反复创建同一个值相同的包装类型是没有必要的。以Integer为例,如果我们通过Integer.valueOf()这个静态工厂方法创建Integer实例,当传入的int范围在-128~+127之间时,会直接返回缓存的Integer实例:

// 享元模式
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Integer n1 = Integer.valueOf(100);
        Integer n2 = Integer.valueOf(100);
        System.out.println(n1 == n2); // true
    }
}

对于Byte来说,因为它一共只有256个状态,所以,通过Byte.valueOf()创建的Byte实例,全部都是缓存对象。

因此,享元模式就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。

总是使用工厂方法而不是new操作符创建实例,可获得享元模式的好处。

在实际应用中,享元模式主要应用于缓存,即客户端如果重复请求某些对象,不必每次查询数据库或者读取文件,而是直接返回内存中缓存的数据。

我们以Student为例,设计一个静态工厂方法,它在内部可以返回缓存的对象:

public class Student {
    // 持有缓存:
    private static final Map<String, Student> cache = new HashMap<>();

    // 静态工厂方法:
    public static Student create(int id, String name) {
        String key = id + "\n" + name;
        // 先查找缓存:
        Student std = cache.get(key);
        if (std == null) {
            // 未找到,创建新对象:
            System.out.println(String.format("create new Student(%s, %s)", id, name));
            std = new Student(id, name);
            // 放入缓存:
            cache.put(key, std);
        } else {
            // 缓存中存在:
            System.out.println(String.format("return cached Student(%s, %s)", std.id, std.name));
        }
        return std;
    }

    private final int id;
    private final String name;

    public Student(int id, String name) {
        this.id = id;
        this.name = name;
    }
}

在实际应用中,我们经常使用成熟的缓存库,例如GuavaCache,因为它提供了最大缓存数量限制、定时过期等实用功能。

练习

使用享元模式实现缓存

小结

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。


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