Flyweight

設計模式中的享元模式，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).

面嚮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"，找出這些對象羣的共同點，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，這也是Flyweight中兩個重要概念--內部狀態intrinsic和外部狀態extrinsic之分。

説白點，就是先捏一個的原始模型，然後隨着不同場合和環境，再產生各具特徵的具體模型，很顯然，在這裏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複的，那麼我們可以將這些字符串儲存在Flyweight池(pool)中。

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) ,併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),也就是説,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 )

{

}

}

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),當客户端請求一個共享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) flyweights.get(key);

if( flyweight == null ) {

//產生新的ConcreteFlyweight

flyweight = new ConcreteFlyweight();

flyweights.put( 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 fly1 = factory.getFlyweight( "Fred" );

Flyweight fly2 = factory.getFlyweight( "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,其中肯定有重複的,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:

1.出片日期(year)

2.歌唱者姓名等信息(artist)

3.唱片曲目 (title)

其中,歌唱者姓名有可能重複,也就是説,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="1.0"?>

<collection>

<cd>

<title>Another Green World</title>

<year>1978</year>

<artist>Eno, Brian</artist>

</cd>

<cd>

<title>Greatest Hits</title>

<year>1950</year>

<artist>Holiday, Billie</artist>

</cd>

<cd>

<title>Taking Tiger Mountain (by strategy)</title>

<year>1977</year>

<artist>Eno, Brian</artist>

</cd>

.......

</collection>

雖然上面舉例CD只有3張,CD可看成是大量重複的小類,因為其中成分只有三個字段,而且有重複的(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,專門用來製造上面的可共享的ConcreteFlyweight:Artist

public class ArtistFactory {

Hashtable pool = new Hashtable();

Artist getArtist(String key){

Artist result;

result = (Artist)pool.get(key);

////產生新的Artist

if(result == null) {

result = new Artist(key);

pool.put(key,result);

}

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.