池化的思想

1、Flyweight享元模式

運用共享技術有效地支持大量細粒度對象的復用。系統只使用少量的對象，而這些對象都很相似，狀態變化很小，可以實現對象的多次復用。由於享元模式要求能夠共享的對象必須是細粒度對象，因此它又稱為輕量級模式，它是一種對象結構型模式。

面向對象很好地解決了“抽象”的問題，但是必不可免地要付出一定的代價。對於通常情況來說，面向對象的成本大都可以忽略不計。但是某些情況，面向對象所帶來的成本必須謹慎處理。

意圖：運用共享技術有效地支持大量細粒度的對象。

主要解決：在有大量對象時，有可能會造成內存溢出，我們把其中共同的部分抽象出來，如果有相同的業務請求，直接返回在內存中已有的對象，避免重新創建。

何時使用： 1、系統中有大量對象。2、這些對象消耗大量內存。3、這些對象的狀態大部分可以外部化。4、這些對象可以按照內蘊狀態分為很多組，當把外蘊對象從對象中剔除出來時，每一組對象都可以用一個對象來代替。5、系統不依賴於這些對象身份，這些對象是不可分辨的。

使用場景： 1、系統有大量相似對象。2、需要緩衝池的場景。

2、示例代碼

使用享元模式來設計圍棋軟件中的棋子

IgoChessman充當抽象享元類，BlackIgoChessman和WhiteIgoChessman充當具體享元類，IgoChessmanFactory充當享元工廠類。完整代碼如下所示：

importjava.util.*;

//圍棋棋子類：抽象享元類
 
abstractclassIgoChessman{
publicabstractStringgetColor();

publicvoiddisplay(){
System.out.println("棋子顏色："+this.getColor());
}
}

//黑色棋子類：具體享元類
classBlackIgoChessmanextendsIgoChessman{
publicStringgetColor(){
return"黑色";
}
}

//白色棋子類：具體享元類
classWhiteIgoChessmanextendsIgoChessman{
publicStringgetColor(){
return"白色";
}
}

//圍棋棋子工廠類：享元工廠類，使用單例模式進行設計
 
classIgoChessmanFactory{
privatestaticIgoChessmanFactoryinstance=newIgoChessmanFactory();
privatestaticHashtableht;//使用Hashtable來存儲享元對象，充當享元池

privateIgoChessmanFactory(){
ht=newHashtable();
IgoChessmanblack,white;
black=newBlackIgoChessman();
ht.put("b",black);
white=newWhiteIgoChessman();
ht.put("w",white);
}

//返回享元工廠類的唯一實例
publicstaticIgoChessmanFactorygetInstance(){
returninstance;
}

//通過key來獲取存儲在Hashtable中的享元對象
publicstaticIgoChessmangetIgoChessman(Stringcolor){
return(IgoChessman)ht.get(color);
}
}

編寫如下客戶端測試代碼：

classClient{
publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
IgoChessmanblack1,black2,black3,white1,white2;
IgoChessmanFactoryfactory;

//獲取享元工廠對象
factory=IgoChessmanFactory.getInstance();

//通過享元工廠獲取三顆黑子
black1=factory.getIgoChessman("b");
black2=factory.getIgoChessman("b");
black3=factory.getIgoChessman("b");
System.out.println("判斷兩顆黑子是否相同："+(black1==black2));

//通過享元工廠獲取兩顆白子
white1=factory.getIgoChessman("w");
white2=factory.getIgoChessman("w");
System.out.println("判斷兩顆白子是否相同："+(white1==white2));

//顯示棋子
black1.display();
black2.display();
black3.display();
white1.display();
white2.display();
}
}

編譯並運行程序，輸出結果如下：

判斷兩顆黑子是否相同：true
判斷兩顆白子是否相同：true
棋子顏色：黑色
棋子顏色：黑色
棋子顏色：黑色
棋子顏色：白色
棋子顏色：白色

從輸出結果可以看出，雖然我們獲取了三個黑子對象和兩個白子對象，但是它們的內存地址相同，也就是說，它們實際上是同一個對象。在實現享元工廠類時我們使用了單例模式和簡單工廠模式，確保了享元工廠對象的唯一性，並提供工廠方法來向客戶端返回享元對象。

引入外部狀態

發現雖然黑色棋子和白色棋子可以共享，但是它們將顯示在棋盤的不同位置，如何讓相同的黑子或者白子能夠多次重復顯示且位於一個棋盤的不同地方？解決方法就是將棋子的位置定義為棋子的一個外部狀態，在需要時再進行設置。

除了增加一個坐標類Coordinates以外，抽象享元類IgoChessman中的display()方法也將對應增加一個Coordinates類型的參數，用於在顯示棋子時指定其坐標，Coordinates類和修改之後的IgoChessman類的代碼如下所示：

//坐標類：外部狀態類
classCoordinates{
privateintx;
privateinty;

publicCoordinates(intx,inty){
this.x=x;
this.y=y;
}

publicintgetX(){
returnthis.x;
}

publicvoidsetX(intx){
this.x=x;
}

publicintgetY(){
returnthis.y;
}

publicvoidsetY(inty){
this.y=y;
}
}

//圍棋棋子類：抽象享元類
abstractclassIgoChessman{
publicabstractStringgetColor();

publicvoiddisplay(Coordinatescoord){
System.out.println("棋子顏色："+this.getColor()+"，棋子位置："+coord.getX()+"，"+coord.getY());
}
}

客戶端測試代碼修改如下：

classClient{
publicstaticvoidmain(Stringargs[]){
IgoChessmanblack1,black2,black3,white1,white2;
IgoChessmanFactoryfactory;

//獲取享元工廠對象
factory=IgoChessmanFactory.getInstance();

//通過享元工廠獲取三顆黑子
black1=factory.getIgoChessman("b");
black2=factory.getIgoChessman("b");
black3=factory.getIgoChessman("b");
System.out.println("判斷兩顆黑子是否相同："+(black1==black2));

//通過享元工廠獲取兩顆白子
white1=factory.getIgoChessman("w");
white2=factory.getIgoChessman("w");
System.out.println("判斷兩顆白子是否相同："+(white1==white2));

//顯示棋子，同時設置棋子的坐標位置
black1.display(newCoordinates(1,2));
black2.display(newCoordinates(3,4));
black3.display(newCoordinates(1,3));
white1.display(newCoordinates(2,5));
white2.display(newCoordinates(2,4));
}
}

編譯並運行程序，輸出結果如下：

判斷兩顆黑子是否相同：true
判斷兩顆白子是否相同：true
棋子顏色：黑色，棋子位置：1，2
棋子顏色：黑色，棋子位置：3，4
棋子顏色：黑色，棋子位置：1，3
棋子顏色：白色，棋子位置：2，5
棋子顏色：白色，棋子位置：2，4

從輸出結果可以看到，在每次調用display()方法時，都設置了不同的外部狀態——坐標值，因此相同的棋子對象雖然具有相同的顏色，但是它們的坐標值不同，將顯示在棋盤的不同位置。

3、flyweight類圖

登場角色

◆Flyweight (輕量級)按照通常方式編寫程序會導致程序變重，所以如臬能夠共享實例會比較好，而Flyweight角色表示的就是那些實例會被共享的類。在示例程序中，由BigChar類扮演此角色。

◆FlyweightFactory (輕量級工廠)FlyweightFactory角色是生成Flyweight角色的工廠。在工廠中生成Flyweight角色可以實現共享實例。在示例程序中，由BigCharFactory類扮演此角色。

◆Client (請求者)Client角色使用FlyweightFactory角色來生成Flyweight角色。在示例程序中，由BigString類扮演此角色。

4、小結

當系統中存在大量相同或者相似的對象時，享元模式是一種較好的解決方案，它通過共享技術實現相同或相似的細粒度對象的復用，從而節約了內存空間，提高了系統性能。相比其他結構型設計模式，享元模式的使用頻率並不算太高，但是作為一種以“節約內存，提高性能”為出發點的設計模式，它在軟件開發中還是得到了一定程度的應用。

適用場景

(1) 一個系統有大量相同或者相似的對象，造成內存的大量耗費。

(2) 對象的大部分狀態都可以外部化，可以將這些外部狀態傳入對象中。

(3) 在使用享元模式時需要維護一個存儲享元對象的享元池，而這需要耗費一定的系統資源，因此，應當在需要多次重復使用享元對象時才值得使用享元模式。

在以下情況下可以考慮使用享元模式：

(1) 一個系統有大量相同或者相似的對象，造成內存的大量耗費。

(2) 對象的大部分狀態都可以外部化，可以將這些外部狀態傳入對象中。

(3) 在使用享元模式時需要維護一個存儲享元對象的享元池，而這需要耗費一定的系統資源，因此，應當在需要多次重復使用享元對象時才值得使用享元模式。

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