Java设计模式研究之Flyweight模式

GOF：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

　　解释一下概念：也就是说在一个系统中如果有多个相同的对象，那么只共享一份就可以了，不必每个都去实例化一个对象。比如说（这里引用GOF书中的例子）一个文本系统，每个字母定一个对象，那么大小写字母一共就是52个，那么就要定义52个对象。如果有一个1M的文本，那么字母是何其的多，如果每个字母都定义一个对象那么内存早就爆了。那么如果要是每个字母都共享一个对象，那么就大大节约了资源。

　　在Flyweight模式中，由于要产生各种各样的对象，所以在Flyweight(享元)模式中常出现Factory模式。Flyweight的内部状态是用来共享的,Flyweight factory负责维护一个对象存储池（Flyweight Pool）来存放内部状态的对象。Flyweight模式是一个提高程序效率和性能的模式,会大大加快程序的运行速度.应用场合很多，下面举个例子：

　　先定义一个抽象的Flyweight类：

package Flyweight;

public abstract class Flyweight
...
{
　public abstract void operation();
}//end abstract class Flyweight

　　在实现一个具体类：

package Flyweight;

public class ConcreteFlyweight extends Flyweight
...
{
　private String string;
　public ConcreteFlyweight(String str)
　...
　{
　　string = str;
　}//end ConcreteFlyweight(...)

　public void operation()
　...
　{
　　System.out.println("Concrete---Flyweight : " + string);
　}//end operation()

}//end class ConcreteFlyweight

　　实现一个工厂方法类：

package Flyweight;
import java.util.Hashtable;

public class FlyweightFactory
...
{
　private Hashtable flyweights = new Hashtable();//----------------------------1
　public FlyweightFactory() ...{}

　public Flyweight getFlyWeight(Object obj)
　...
　{
　　Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(obj);//----------------2

　　if(flyweight == null) ...{//---------------------------------------------------3
　　　//产生新的ConcreteFlyweight
　　　flyweight = new ConcreteFlyweight((String)obj);
　　　flyweights.put(obj, flyweight);//--------------------------------------5
　　}
　　return flyweight;//---------------------------------------------------------6
　}//end GetFlyWeight(...)

　public int getFlyweightSize()
　...
　{
　　return flyweights.size();
　}
}//end class FlyweightFactory

　　这个工厂方法类非常关键，这里详细解释一下：

　　在1处定义了一个Hashtable用来存储各个对象；在2处选出要实例化的对象，在6处将该对象返回，如果在Hashtable中没有要选择的对象，此时变量flyweight为null，产生一个新的flyweight存储在Hashtable中，并将该对象返回。

　　最后看看Flyweight的调用：

package Flyweight;
import java.util.Hashtable;

public class FlyweightPattern ...{
　FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
　Flyweight fly1;
　Flyweight fly2;
　Flyweight fly3;
　Flyweight fly4;
　Flyweight fly5;
　Flyweight fly6;

　/** *//** Creates a new instance of FlyweightPattern */
　public FlyweightPattern() ...{
　　fly1 = factory.getFlyWeight("Google");
　　fly2 = factory.getFlyWeight("Qutr");
　　fly3 = factory.getFlyWeight("Google");
　　fly4 = factory.getFlyWeight("Google");
　　fly5 = factory.getFlyWeight("Google");
　　fly6 = factory.getFlyWeight("Google");
　}//end FlyweightPattern()

　public void showFlyweight()
　...
　{
　　fly1.operation();
　　fly2.operation();
　　fly3.operation();
　　fly4.operation();
　　fly5.operation();
　　fly6.operation();
　　int objSize = factory.getFlyweightSize();
　　System.out.println("objSize = " + objSize);
　}//end showFlyweight()

　public static void main(String[] args)
　...
　{
　　System.out.println("The FlyWeight Pattern!");
　　FlyweightPattern fp = new FlyweightPattern();
　　fp.showFlyweight();
　}//end main(...)
}//end class FlyweightPattern

　　下面是运行结果：

Concrete---Flyweight : Google
Concrete---Flyweight : Qutr
Concrete---Flyweight : Google
Concrete---Flyweight : Google
Concrete---Flyweight : Google
Concrete---Flyweight : Google
objSize = 2

　　我们定义了6个对象，其中有5个是相同的，按照Flyweight模式的定义“Google”应该共享一个对象，在实际的对象数中我们可以看出实际的对象却是只有2个。

　　下面给出一个简易的UML图：

　　总结：

　　Flyweight(享元)模式是如此的重要，因为它能帮你在一个复杂的系统中大量的节省内存空间。在GOF的书中举了文本处理的例子，我觉得非常恰当。那么，在Java中String这个类型比较特殊，为什么呢，看下面的例子：

String a = "hello";
String b = "hello";
if(a == b)
　System.out.println("OK");
else
　System.out.println("Error");

　　输出结果是：OK。稍有经验的人都可以看出if条件比较的是两a和b的地址，也可以说是内存空间。那么Sting的实现是不是使用了Flyweight模式呢，不得而知，到现在还没有研究过。