Design Pattern 简明教程

Design Patterns - Flyweight Pattern

享元模式主要用于减少创建的对象的数量，减少内存占用量和提高性能。此类设计模式归属于结构模式，因为这种模式提供了减少对象数量的方法，从而改善了应用程序的对象结构。

享元模式尝试通过存储已经存在的相似类型对象来重新使用它们，并且在找不到匹配对象时创建新对象。我们将通过绘制 20 个位于不同位置的圆圈来展示此模式，但是我们只创建 5 个对象。仅有 5 种颜色可用，因此颜色属性用于检查已经存在的 Circle 对象。

Implementation

我们将创建一个 Shape 接口和具体类 Circle 来实现 Shape 接口。工厂类 ShapeFactory 被定义为下一步。

ShapeFactory 拥有一个 Circle 的 HashMap，其中键是 Circle 对象的颜色。每当请求 ShapeFactory 创建特定颜色的圆圈时，它检查其 HashMap 中的圆圈对象，如果找到 Circle 对象，则返回该对象，否则创建一个新对象，将其存储在 HashMap 中以备将来使用，然后返回该对象给客户端。

FlyWeightPatternDemo，我们的演示类，将使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将信息（红色/绿色/蓝色/黑色/白色）传递给 ShapeFactory，以获取所需颜色的圆圈。

flyweight pattern uml diagram

Step 1

创建一个接口。

Shape.java

public interface Shape {
   void draw();
}

Step 2

创建实现相同界面的具体类。

Circle.java

public class Circle implements Shape {
   private String color;
   private int x;
   private int y;
   private int radius;

   public Circle(String color){
      this.color = color;
   }

   public void setX(int x) {
      this.x = x;
   }

   public void setY(int y) {
      this.y = y;
   }

   public void setRadius(int radius) {
      this.radius = radius;
   }

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color + ", x : " + x + ", y :" + y + ", radius :" + radius);
   }
}

Step 3

根据给定的信息创建一个生成具体类对象的工厂。

ShapeFactory.java

import java.util.HashMap;

public class ShapeFactory {

   // Uncomment the compiler directive line and
   // javac *.java will compile properly.
   // @SuppressWarnings("unchecked")
   private static final HashMap circleMap = new HashMap();

   public static Shape getCircle(String color) {
      Circle circle = (Circle)circleMap.get(color);

      if(circle == null) {
         circle = new Circle(color);
         circleMap.put(color, circle);
         System.out.println("Creating circle of color : " + color);
      }
      return circle;
   }
}

Step 4

使用工厂，通过传递诸如颜色之类的信息来获取具体类的对象。

FlyweightPatternDemo.java

public class FlyweightPatternDemo {
   private static final String colors[] = { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
   public static void main(String[] args) {

      for(int i=0; i < 20; ++i) {
         Circle circle = (Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
         circle.setX(getRandomX());
         circle.setY(getRandomY());
         circle.setRadius(100);
         circle.draw();
      }
   }
   private static String getRandomColor() {
      return colors[(int)(Math.random()*colors.length)];
   }
   private static int getRandomX() {
      return (int)(Math.random()*100 );
   }
   private static int getRandomY() {
      return (int)(Math.random()*100);
   }
}

Step 5

验证输出。

Creating circle of color : Black
Circle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100
Creating circle of color : Green
Circle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100
Creating circle of color : White
Circle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100
Creating circle of color : Red
Circle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100
Creating circle of color : Blue
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 13, y :4, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 21, y :21, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 55, y :86, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 90, y :70, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 78, y :3, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y :89, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 3, y :91, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 62, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 97, y :61, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 86, y :12, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 38, y :93, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 76, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 95, y :82, radius :100