7.7享元模式
7.7.1概念
享元模式是通过共享对象减少内存使用,来提高程序性能。在此模式中,分为内部状态和外部状态,其中相似的对象被存储在享元对象内部,并对于所有享元对象都是相同的,且状态通常是不变的。只在需要时内部共享,而不是每次创建新的对象。而外部状态是享元对象依赖的,可能变化的部分。这部分状态不存储在享元对象内部,而是在使用享元对象时传递给对象。
7.7.2场景
在棋类游戏中,棋子可以看作是享元对象,因为棋子与棋子之间有着相同的属性和方法,例如在颜色、大小、移动规则上都有着相同的特质。因此在棋类游戏中,可以使用享元模式来共享相同的棋子对象,避免创建大量的棋子对象,从而提高游戏性能。
7.7.3优势 / 劣势
- 减少内存消耗:通过共享公共状态,减少创建对象的数量
- 提升性能:通过共享对象来减少内存中对象的数量,可以减少垃圾回收的频率
- 线程安全问题:享元模式的对象可能会导致线程安全问题,需要采取一定的措施
- 适用场景有限:享元模式存在大量相似对象的场景,若不适用,则会导致性能下降,代码复杂度增加
7.7.4享元模式可分为
- 享元接口Flyweight:所有具体享元类的共享接口,通常包含对外部状态的操作
- 具体享元类ConcreteFlyweight:继承Flyweight类或实现享元接口,包含内部状态
- 享元工厂类FlyweightFactory:创建并管理享元对象,当用户请求时,提供已创建的实例或者创建一个
- 客户端Client:维护外部状态,在使用享元对象时,将外部状态传递给享元对象
7.7.5享元模式
package com.technologystatck.designpattern.mode.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class Flyweight {
public static void main(String[] args) {
//实例化享元工厂对象
FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
//获取或创建享元对象,并传递外部状态
Flyweights flyweightA = factory.getFlyweight("A");
flyweightA.operation("External State A");
Flyweights flyweightB = factory.getFlyweight("B");
flyweightB.operation("External State B");
Flyweights flyweightC = factory.getFlyweight("A");
flyweightC.operation("External State C");
}
}
//创建享元接口
interface Flyweights {
//操作外部状态
void operation(String extrinsicState);
}
//实现具体享元类,存储内部状态
class ConcreteFlyweight implements Flyweights{
//内部状态
private String intrinsicState;
public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
this.intrinsicState = intrinsicState;
}
@Override
public void operation(String extrinsicState) {
System.out.println("Intrinsic State: "+intrinsicState+",External State: "+extrinsicState);
}
}
//创建享元工厂类,创建并管理Flyweight对象,
//当用户请求一个Flyweight时,享元工厂会提供一个已经创建的实例或创建一个
class FlyweightFactory{
private Map<String,Flyweights> flyweights=new HashMap<>();
public Flyweights getFlyweight(String key){
//若没有享元对象时,就将传进来的key值创建一个
if(!flyweights.containsKey(key)){
flyweights.put(key,new ConcreteFlyweight(key));
}
return flyweights.get(key);
}
}
7.7.6实战
7.7.6.1题目描述
在一个图形编辑器中,用户可以绘制不同类型的图形,包括圆形(CIRCLE)、矩形(RECTANGLE)、三角形(TRIANGLE)等。现在,请你实现一个图形绘制程序,要求能够共享相同类型的图形对象,以减少内存占用。
7.7.6.2输入描述
输入包含多行,每行表示一个绘制命令。每个命令包括两部分:
图形类型(Circle、Rectangle 或 Triangle)
绘制的坐标位置(两个整数,分别表示 x 和 y)文章来源:https://www.toymoban.com/news/detail-816480.html
7.7.6.3输出描述
对于每个绘制命令,输出相应图形被绘制的位置信息。如果图形是首次绘制,输出 “drawn at”,否则输出 “shared at”。文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-816480.html
7.7.6.4代码
package com.technologystatck.designpattern.mode.flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Scanner;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
//创建工厂实例
GraphicFactory graphicFactory = new GraphicFactory();
while(scanner.hasNext()){
String command = scanner.nextLine();
//定义一个静态方法
proessCommand(graphicFactory,command);
}
}
public static void proessCommand(GraphicFactory graphicFactory,String command){
//定义数组存放类型变量
String[] parts = command.split(" ");
DrawType drawType=DrawType.valueOf(parts[0]);
int x=Integer.parseInt(parts[1]);
int y=Integer.parseInt(parts[2]);
//
Graphic graphic=graphicFactory.getGraphic(drawType);
graphic.draw(new ConcretePosition(x,y));
((ConcreteGraphic) graphic).setFirstTime(false);
}
}
//使用枚举创建图形类型
enum DrawType{
CIRCLE,RECTANGLE,TRIANGLE;
}
//创建坐标类
class ConcretePosition{
//内部状态
private int x;
private int y;
public ConcretePosition() {
}
public ConcretePosition(int x, int y) {
this.x = x;
this.y = y;
}
public int getX() {
return x;
}
public void setX(int x) {
this.x = x;
}
public int getY() {
return y;
}
public void setY(int y) {
this.y = y;
}
}
//创建图像享元接口
interface Graphic{
//外部状态
void draw(ConcretePosition concretePosition);
}
//创建具体图形实现类
class ConcreteGraphic implements Graphic{
//内部状态
private DrawType drawType;
public ConcreteGraphic(DrawType drawType) {
this.drawType = drawType;
}
//检查是否是第一次绘制该图形
private Boolean isFirstTime=true;
public Boolean getFirstTime() {
return isFirstTime;
}
public void setFirstTime(Boolean firstTime) {
isFirstTime = firstTime;
}
//描绘图形方法
@Override
public void draw(ConcretePosition concretePosition) {
System.out.println(drawType+(isFirstTime ? "drawn":"shared")+" at ("+
concretePosition.getX()+" , "+concretePosition.getY()+")");
}
}
//创建享元图形工厂
class GraphicFactory{
private Map<DrawType,Graphic> graphicEditors=new HashMap<>();
//检查是否已创建对象
public Graphic getGraphic(DrawType drawType){
//若时第一次创建,就实例化一个新对象,否则就返回已经创建的对象。
if(!graphicEditors.containsKey(drawType)){
graphicEditors.put(drawType,new ConcreteGraphic(drawType));
}
return graphicEditors.get(drawType);
}
}
8.1.7总结
-
享元模式
- 优点:通过减少创建对象的数量以此来减少内存消耗,提高程序的性能
- 总结:分为外部状态和内部状态,内部状态主要是大量相似的对象,外部状态是变化较大的对象
- 场景:用于包含大量相似对象,且对象的内部状态可以共享,外部状态变化较大时
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