一、享元模式介绍

1. 解决的问题

次要解决载有大量对象时，可能造成内存溢出的问题。

2. 定义

享元模式是一种结构型设计模式，它摒弃了在每个对象中保留所有数据的形式，通过共享多个对象所共有的雷同状态，能在无限的内存容量中载入更多对象。

3. 利用场景

  • 在程序必须反对大量对象且没有足够的内存容量时应用享元模式。

二、享元模式优缺点

1. 长处

  • 程序中有很多类似对象，那就能节俭大量内存。

2. 毛病

  • 可能须要就义执行速度来换取内存，因为每次调用向享元办法时都须要从新计算局部情景数据。
  • 代码会变得更加简单。如：为什么要拆分一个实体的状态？

三、享元模式利用实例：高校选课系统优化

1. 实例场景

大家在学校选课时，应该都遇到过高峰期选课零碎无奈应用，只能眼巴巴地等技术人员修复。

为什么选课零碎说崩就崩呢？有没有一些简略的办法就能对这类场景做优化呢？

还真有！选课零碎次要就是要获取咱们的选课信息，在咱们填写选课信息后，提交到服务器，由服务起解决选课信息。

一般来讲，选课零碎应该都是为每个学生抉择的每个课程创立一个对象，而后提交到服务器。

这种设计其实在访问量不大的状况下没有什么问题，但高并发状况下，假如每个人的课程信息对象均匀大小为 1M ，500 个选课申请仅课程信息对象的内存就达到 500M ，节约了大量资源，这种大量内存耗费也容易导致 Out Of Memory。

接下来，就以选课零碎作为场景，介绍一下如何用享元模式优化。

2. 享元模式实现

2.1 工程构造
flyweight-pattern└─ src    ├─ main    │    └─ java    │    └─ org.design.pattern.flyweight    │       ├─ model    │       │    ├─ Course.java    │       │    └─ Student.java    │       ├─ factory    │       │    └─ CourseFactory.java    │       └─ service    │            ├─ CourseSelectionService.java    │            └─ impl    │                └─ CourseSelectionServiceImpl.java    └─ test        └─ java            └─ org.design.pattern.flyweight.test                  └─ CourseSelectionTest.java
2.2 代码实现
2.2.1 实体

课程

/** * 课程 */@AllArgsConstructor@Getterpublic class Course {    /**     * 课程id     */    private String id;    /**     * 课程名     */    private String name;    /**     * 学分     */    private String credit;}

学生

/** * 学生信息 */@Getter@AllArgsConstructorpublic class Student {    /**     * 学号     */    private String id;    /**     * 姓名     */    private String name;}
2.2.2 工厂

课程工厂

/** * 课程工厂 */public class CourseFactory {    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(CourseFactory.class);    /**     * 课程对象池     */    private static Map<String, Course> courseMap = new ConcurrentHashMap<String, Course>();    /**     * 获取课程     *     * @param dataMap 课程数据     * @return Course     */    public static Course getCourse(Map<String, String> dataMap) {        String id = dataMap.get("id");        if (ObjectUtils.isEmpty(id)) {            log.warn("course id is empty");            return null;        }        if (ObjectUtils.isNotEmpty(courseMap.get(id))) {            log.info("get cache course {}", id);            return courseMap.get(id);        } else {            log.info("create new course {}", id);            return createCourse(id, dataMap.get("name"), dataMap.get("credit"));        }    }    /**     * 创立课程     *     * @param id 课程id     * @param name 课程名称     * @param credit 学分     */    public static Course createCourse(String id, String name, String credit) {        if (ObjectUtils.isNotEmpty(id) && ObjectUtils.isNotEmpty(name) && ObjectUtils.isNotEmpty(credit)) {            Course course = new Course(id, name, credit);            courseMap.put(id, course);            return course;        }        return null;    }}
2.2.3 服务

选课服务接口

/** * 选课服务接口 */public interface CourseSelectionService {    /**     * 选课     *     * @param student 学生     * @param courseDataMap 课程数据     */    void selectCourse(Student student, Map<String, String> courseDataMap);}

选课服务实现类

/** * 选课服务实现 */public class CourseSelectionServiceImpl implements CourseSelectionService {    private static final Logger log = LoggerFactory.getLogger(CourseFactory.class);    /**     * 选课     *     * @param student 学生     * @param courseDataMap 课程数据     */    @Override    public void selectCourse(Student student, Map<String, String> courseDataMap) {        Course course = CourseFactory.getCourse(courseDataMap);        if (ObjectUtils.isEmpty(course)) {            log.error("course is not exist");            return;        }        log.info(                "student {} select {} course, the course credit is {}",                student.getName(), student.getName(), course.getCredit()        );    }}
2.3 测试验证
2.3.1 测试验证类
/** * 选课测试类 */public class CourseSelectionTest {    private CourseSelectionService courseSelectionService = new CourseSelectionServiceImpl();    @Test    public void testSelectCourse() {        Map<String, String> courseDataMap = new HashMap<String, String>() {            {                put("id", "1");                put("name", "高数一");                put("credit", "5");            }        };        Student studentA = new Student("1", "张三");        courseSelectionService.selectCourse(studentA, courseDataMap);        Student studentB = new Student("2", "李四");        courseSelectionService.selectCourse(studentB, courseDataMap);    }}
2.3.2 测试后果
17:22:37.377 [main] INFO  o.d.p.f.factory.CourseFactory - create new course 117:22:37.380 [main] INFO  o.d.p.f.factory.CourseFactory - student 张三 select 张三 course, the course credit is 517:22:37.380 [main] INFO  o.d.p.f.factory.CourseFactory - get cache course 117:22:37.380 [main] INFO  o.d.p.f.factory.CourseFactory - student 李四 select 李四 course, the course credit is 5Process finished with exit code 0

四、享元模式构造

享元模式只是一种优化。在利用该模式之前，要确定程序中存在大量相似对象同时占用内存相干的内存耗费问题，并且确保该问题无奈应用其余更好的形式来解决。

  1. 享元（Flyweight）类蕴含原始对象中局部能在多个对象中共享的状态。

    同一享元对象可在许多不同情景中应用。享元中存储的状态被称为 “外在状态” 。传递给享元办法的状态被称为 “外在状态” 。

  2. 情景 （Context）类蕴含原始对象中各不相同的外在状态。

    情景与享元对象组合在一起就能示意原始对象的全副状态。

  3. 通常状况下，原始对象的行为会保留在享元类中。因而享元办法必须提供局部外在状态作为参数。但也能够将行为挪动到情景类中，而后将连入的享元作为单纯的数据对象。
  4. 客户端（Client）负责计算或者存储享元的外在状态。在客户端看来，享元是一种可在运行时进行配置的模板对象，具体的配置形式为向其办法中传入一些情景数据参数。

  5. 享元工厂（Flyweight Factory）会对已有享元的缓存池进行治理。

    有了工厂后，客户端就无需间接创立享元，只需调用工厂并向其传递指标享元的一些外在状态即可。工厂会依据参数在之前已创立的享元中进行查找，找到满足条件的享元将其返回，否则依据参数新建享元。

设计模式并不难学，其自身就是多年教训提炼出的开发指导思想，关键在于多加练习，带着应用设计模式的思维去优化代码，就能构建出更正当的代码。

源码地址：https://github.com/yiyufxst/design-pattern-java

参考资料：
小博哥重学设计模式：https://github.com/fuzhengwei/itstack-demo-design
深刻设计模式：https://refactoringguru.cn/design-patterns/catalog