Java設計模式研究之Flyweight模式

GOF：運用共用技術有效地支援大量細粒度的對象。

　　解釋一下概念：也就是說在一個系統中如果有多個相同的對象，那麼只共用一份就可以了，不必每個都去執行個體化一個對象。比如說（這裡引用GOF書中的例子）一個文本系統，每個字母定一個對象，那麼大小寫字母一共就是52個，那麼就要定義52個對象。如果有一個1M的文本，那麼字母是何其的多，如果每個字母都定義一個對象那麼記憶體早就爆了。那麼如果要是每個字母都共用一個對象，那麼就大大節約了資源。

　　在Flyweight模式中，由於要產生各種各樣的對象，所以在Flyweight(享元)模式中常出現Factory模式。Flyweight的內部狀態是用來共用的,Flyweight factory負責維護一個Object Storage Service池（Flyweight Pool）來存放內部狀態的對象。Flyweight模式是一個提高程式效率和效能的模式,會大大加快程式的運行速度.應用場合很多，下面舉個例子：

　　先定義一個抽象的Flyweight類：

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

　　在實現一個具體類：

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

　　實現一個Factory 方法類：

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 　　　//產生新的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

　　這個Factory 方法類非常關鍵，這裡詳細解釋一下：

　　在1處定義了一個Hashtable用來儲存各個對象；在2處選出要執行個體化的對象，在6處將該對象返回，如果在Hashtable中沒有要選擇的對象，此時變數flyweight為null，產生一個新的flyweight儲存在Hashtable中，並將該對象返回。

　　最後看看Flyweight的調用：

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

　　下面是運行結果：

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

　　我們定義了6個對象，其中有5個是相同的，按照Flyweight模式的定義“Google”應該共用一個對象，在實際的對象數中我們可以看出實際的對象卻是只有2個。

　　下面給出一個簡易的UML圖：

　　總結：

　　Flyweight(享元)模式是如此的重要，因為它能幫你在一個複雜的系統中大量的節省記憶體空間。在GOF的書中舉了文本處理的例子，我覺得非常恰當。那麼，在Java中String這個類型比較特殊，為什麼呢，看下面的例子：

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

　　輸出結果是：OK。稍有經驗的人都可以看出if條件比較的是兩a和b的地址，也可以說是記憶體空間。那麼Sting的實現是不是使用了Flyweight模式呢，不得而知，到現在還沒有研究過。