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Flyweight

设计模式中的享元模式

Flyweight，中文翻译为轻量级的意思，适用于windows系统。

模式定义
设计模式中的享元模式，避免大量拥有相同内容的小类的开销(如耗费内存),使大家共享一个类(元类).
为什么使用
面向对象语言
说白点，就是先捏一个的原始模型，然后随着不同场合和环境，再产生各具特征的具体模型，很显然，在这里需要产生不同的新对象，所以Flyweight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Flyweight pool(模式池)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:比如你要从一个数据库中读取一系列字符串，这些字符串中有许多是重复的，那么我们可以将这些字符串储存在Flyweight池(pool)中。
使用方法
我们先从Flyweight抽象接口开始:
public interface Flyweight
{
public void operation( ExtrinsicState state );
}
//用于本模式的抽象数据类型(自行设计)
public interface ExtrinsicState { }
下面是接口的具体实现(ConcreteFlyweight) ,并为内部状态增加内存空间, ConcreteFlyweight必须是可共享的,它保存的任何状态都必须是内部(intrinsic),也就是说,ConcreteFlyweight必须和它的应用环境场合无关.
public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
private IntrinsicState state;
public void operation( ExtrinsicState state )
{
具体操作
}
}
当然,并不是所有的Flyweight具体实现子类都需要被共享的,所以还有另外一种不共享的ConcreteFlyweight:
public class UnsharedConcreteFlyweight implements Flyweight {
public void operation( ExtrinsicState state ) { }
}
Flyweight factory负责维护一个Flyweight池(存放内部状态),当客户端请求一个共享Flyweight时,这个factory首先搜索池中是否已经有可适用的,如果有,factory只是简单返回送出这个对象,否则,创建一个新的对象,加入到池中,再返回送出这个对象.池
public class FlyweightFactory {
//Flyweight pool
private Hashtable flyweights = new Hashtable();
public Flyweight getFlyweight( Object key ) {
Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(key);
if( flyweight == null ) {
//产生新的ConcreteFlyweight
flyweight = new ConcreteFlyweight();
flyweights.put( key, flyweight );
}
return flyweight;
}
}
至此,Flyweight模式的基本框架已经就绪,我们看看如何调用:
FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
......
从调用上看,好象是个纯粹的Factory使用,但奥妙就在于Factory的内部设计上.
Flyweight模式在XML等数据源中应用
我们上面已经提到,当大量从数据源中读取字符串,其中肯定有重复的,那么我们使用Flyweight模式可以提高效率,以唱片CD为例,在一个XML文件中,存放了多个CD的资料.
每个CD有三个字段:
1.出片日期(year)
2.歌唱者姓名等信息(artist)
3.唱片曲目 (title)
首先看看数据源XML文件的内容:
Another Green World
1978
Eno, Brian
Greatest Hits
1950
Holiday, Billie
Taking Tiger Mountain (by strategy)
1977
Eno, Brian
.......
虽然上面举例CD只有3张,CD可看成是大量重复的小类,因为其中成分只有三个字段,而且有重复的(歌唱者姓名).
CD就是类似上面接口 Flyweight:
public class CD {
private String title;
private int year;
private Artist artist;
public String getTitle() {　return title;　}
public int getYear() {　return year;　}
public Artist getArtist() {　return artist;　}
public void setTitle(String t){　title = t;}
public void setYear(int y){year = y;}
public void setArtist(Artist a){artist = a;}
}
public class Artist {
//内部状态
private String name;
// note that Artist is immutable.
String getName(){return name;}
Artist(String n){
name = n;
}
}
再看看Flyweight factory,专门用来制造上面的可共享的ConcreteFlyweight:Artist
public class ArtistFactory {
Hashtable pool = new Hashtable();
Artist getArtist(String key){
Artist result;
result = (Artist)pool.get(key);
////产生新的Artist
if(result == null) {
result = new Artist(key);
pool.put(key,result);
}
return result;
}
}
当你有几千张甚至更多CD时,Flyweight模式将节省更多空间,共享的flyweight越多,空间节省也就越大.
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