java設計模式之Flyweight(元類)

　　Flyweight定義:
　　避免大量擁有相同內容的小類的開銷(如耗費內存)使大家共享一個類(元類)
　　
　　為什麼使用?
　　面向對象語言的原則就是一切都是對象但是如果真正使用起來有時對象數可能顯得很龐大比如字處理軟件如果以每個文字都作為一個對象幾千個字對象數就是幾千無疑耗費內存那麼我們還是要求同存異找出這些對象群的共同點設計一個元類封裝可以被共享的類另外還有一些特性是取決於應用(context)是不可共享的這也Flyweight中兩個重要概念內部狀態intrinsic和外部狀態extrinsic之分
　　
　　說白點就是先捏一個的原始模型然後隨著不同場合和環境再產生各具特征的具體模型很顯然在這裡需要產生不同的新對象所以Flyweight模式中常出現Factory模式Flyweight的內部狀態是用來共享的Flyweight factory負責維護一個Flyweight pool(模式池)來存放內部狀態的對象
　　
　　Flyweight模式是一個提高程序效率和性能的模式會大大加快程序的運行速度應用場合很多:比如你要從一個數據庫中讀取一系列字符串這些字符串中有許多是重復的那麼我們可以將這些字符串儲存在Flyweight池(pool)中
　　
　　如何使用?
　　我們先從Flyweight抽象接口開始:
　　
　　public interface Flyweight
　　{
　　　　public void operation( ExtrinsicState state );
　　}
　　
　　//用於本模式的抽象數據類型(自行設計)
　　public interface ExtrinsicState { }
　　
　　下面是接口的具體實現(ConcreteFlyweight) 並為內部狀態增加內存空間 ConcreteFlyweight必須是可共享的它保存的任何狀態都必須是內部(intrinsic)也就是說ConcreteFlyweight必須和它的應用環境場合無關
　　
　　public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
　　　　private IntrinsicState state;
　　　　
　　　　public void operation( ExtrinsicState state )
　　　　{
　　　　　　　　//具體操作
　　　　}
　　}
　　　
　　當然並不是所有的Flyweight具體實現子類都需要被共享的所以還有另外一種不共享的ConcreteFlyweight:
　　
　　public class UnsharedConcreteFlyweight implements Flyweight {
　　
　　　　public void operation( ExtrinsicState state ) { }
　　
　　}
　　
　　Flyweight factory負責維護一個Flyweight池(存放內部狀態)當客戶端請求一個共享Flyweight時這個factory首先搜索池中是否已經有可適用的如果有factory只是簡單返回送出這個對象否則創建一個新的對象加入到池中再返回送出這個對象池
　　
　　public class FlyweightFactory {
　　　　//Flyweight pool
　　　　private Hashtable flyweights = new Hashtable();
　　
　　　　public Flyweight getFlyweight( Object key ) {
　　
　　
　　　　　　Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweightsget(key);
　　
　　
　　　　　　if( flyweight == null ) {
　　　　　　　　//產生新的ConcreteFlyweight
　　　　　　　　flyweight = new ConcreteFlyweight();
　　　　　　　　flyweightsput( key flyweight );
　　　　　　}
　　
　　　　　　return flyweight;
　　　　}
　　}　
　　
　　至此Flyweight模式的基本框架已經就緒我們看看如何調用:
　　
　　FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
　　Flyweight fly = factorygetFlyweight( Fred );
　　Flyweight fly = factorygetFlyweight( Wilma );
　　
　　
　　從調用上看好象是個純粹的Factory使用但奧妙就在於Factory的內部設計上
　　
　　Flyweight模式在XML等數據源中應用
　　我們上面已經提到當大量從數據源中讀取字符串其中肯定有重復的那麼我們使用Flyweight模式可以提高效率以唱片CD為例在一個XML文件中存放了多個CD的資料
　　
　　每個CD有三個字段:
　　出片日期(year)
　　歌唱者姓名等信息(artist)
　　唱片曲目 (title)
　　
　　其中歌唱者姓名有可能重復也就是說可能有同一個演唱者的多個不同時期 不同曲目的CD我們將歌唱者姓名作為可共享的ConcreteFlyweight其他兩個字段作為UnsharedConcreteFlyweight
　　
　　首先看看數據源XML文件的內容:
　　
　　<?xml version=?>
　　<collection>
　　
　　<cd>
　　<title>Another Green World</title>
　　<year></year>
　　<artist>Eno Brian</artist>
　　</cd>
　　
　　<cd>
　　<title>Greatest Hits</title>
　　<year></year>
　　<artist>Holiday Billie</artist>
　　</cd>
　　
　　
　　<cd>
　　<title>Taking Tiger Mountain (by strategy)</title>
　　<year></year>
　　<artist>Eno Brian</artist>
　　</cd>
　　
　　
　　
　　
　　</collection>
　　
　　雖然上面舉例CD只有張CD可看成是大量重復的小類因為其中成分只有三個字段而且有重復的(歌唱者姓名)
　　
　　CD就是類似上面接口 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;}
　　
　　}
　　
　　將歌唱者姓名作為可共享的ConcreteFlyweight:
　　
　　public class Artist {
　　
　　　　//內部狀態
　　　　private String name;
　　
　　　　// note that Artist is immutable
　　　　String getName(){return name;}
　　
　　
　　　　Artist(String n){
　　　　　　name = n;
　　　　}
　　
　　}
　　
　　再看看Flyweight factory專門用來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)poolget(key);
　　　　　　////產生新的Artist
　　　　　　if(result == null) {
　　　　　　　　result = new Artist(key);
　　　　　　　　poolput(keyresult);
　　　　　　　　
　　　　　　}
　　　　　 return result;
　　　 }
　　
　　}
　　
　　當你有幾千張甚至更多CD時Flyweight模式將節省更多空間共享的flyweight越多空間節省也就越大
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