Flyweight(享元)模式

2012-11-12

　　在对一个J2EE项目的重构、增加新功能的过程中，对客户端GUI程序，我们使用了State模式。结果显示，该模式的使用，不但减少了客户端GUI程序的程序规模(LOC)，而且，该部分的开发及单元测试时间大大减少，同时，在集成测试中发现的缺陷数量比使用该模式前平均减少了3倍。本文就该项目中使用State模式的方式进行介绍。

　　引言

　　在分层软件体系结构中，服务端程序关注于实现业务逻辑，客户端程序则包含用户界面。服务端程序由客户端程序调用，其请求、响应模式在设计时已经确定，运行时出现问题的概率较小。相反，客户端程序与用户直接交互，虽然有正确规定的操作顺序或模式，但是用户的操作是不可预知的，程序必须处理各种操作错误、加上数据输入有效验证等要求，使得客户端程序的开发成本上升。

　　因而，一旦有经过充分测试的、甚至是通过验收的用户交互程序GUI，应该尽可能的重用该GUI，以提高软件的可靠性、可维护性。

　　1. State模式

　　首先，先简单介绍一下State模式。

　　该模式是指在对象的内部状态改变时改变对象的行为【1】。其结构如图1所示。

　　图1 State模式结构

　　模式中各个参与者职责简介如下：

　　Context：用户对象，拥有一个State类型的成员，以标识对象的当前状态;

　　State：接口或基类，封装与Context的特定状态相关的行为;

　　ConcreteState：接口实现类或子类，实现了一个与Context某个状态相关的行为。

　　运行时，Context将与状态相关的请求委托给当前的ConcreteState对象处理。关于State模式更详尽的介绍，请参阅参考文献1。

　　2. 客户端应用

　　本模式的目标是分离客户端软件中的变化部分与不变部分，以使得变化的部分可独立于不变的部分，有利于扩充新的功能，也有利于维护。

　　在项目中，对于客户端GUI的重用有两种方式。

　　方式1适用于：相同数据集合，不同操作模式;此时，在GUI中定义客户端数据处理验证逻辑，不同的状态对象封装了不同的操作模式;

　　方式2适用于：不同数据集合，相同操作模式;此时，在状态对象中定义客户端数据处理验证逻辑，不同的状态对象封装了不同的数据集合操作。

GOF：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

解释一下概念：也就是说在一个系统中如果有多个相同的对象，那么只共享一份就可以了，不必每个都去实例化一个对象。比如说（这里引用GOF书中的例子）一个文本系统，每个字母定一个对象，那么大小写字母一共就是52个，那么就要定义52个对象。如果有一个1M的文本，那么字母是何其的多，如果每个字母都定义一个对象那么内存早就爆了。那么如果要是每个字母都共享一个对象，那么就大大节约了资源。

在Flyweight模式中，由于要产生各种各样的对象，所以在Flyweight（享元）模式中常出现Factory模式。Flyweight的内部状态是用来共享的，Flyweight factory负责维护一个对象存储池（Flyweight Pool）来存放内部状态的对象。Flyweight模式是一个提高程序效率和性能的模式，会大大加快程序的运行速度。应用场合很多，下面举个例子：

先定义一个抽象的Flyweight类：

public abstract class Flyweight
{
　public abstract void operation();
}

在实现一个具体类：

public class ConcreteFlyweight extends Flyweight
{
　private String string;
　public ConcreteFlyweight(String str)　
　{
　　string = str;
　}
　public void operation()　
　{
　　System.out.println("Concrete---Flyweight : " + string);
　}
}

实现一个工厂方法类：

public class FlyweightFactory
{
　private Hashtable flyweights = new Hashtable();
　public FlyweightFactory(){}
　public Flyweight getFlyWeight(Object obj)
　{
　　Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(obj)
　　if(flyweight == null) ...{
　　　//产生新的ConcreteFlyweight
　　　flyweight = new ConcreteFlyweight((String)obj);
　　　flyweights.put(obj, flyweight);
　　}
　　return flyweight;
　}
　public int getFlyweightSize()　
　{
　　return flyweights.size();
　}
}

最后看看Flyweight的调用：

public class FlyweightPattern {
　FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
　Flyweight fly1;
　Flyweight fly2;
　Flyweight fly3;
　Flyweight fly4;
　Flyweight fly5;
　Flyweight fly6;
　/** *//** Creates a new instance of FlyweightPattern */
　public FlyweightPattern() {
　　fly1 = factory.getFlyWeight("Google");
　　fly2 = factory.getFlyWeight("Qutr");
　　fly3 = factory.getFlyWeight("Google");
　　fly4 = factory.getFlyWeight("Google");
　　fly5 = factory.getFlyWeight("Google");
　　fly6 = factory.getFlyWeight("Google");
　}
　public void showFlyweight()
　{
　　fly1.operation();
　　fly2.operation();
　　fly3.operation();
　　fly4.operation();
　　fly5.operation();
　　fly6.operation();
　　int objSize = factory.getFlyweightSize();
　　System.out.println("objSize = " + objSize);
　}
　public static void main(String[] args)
　{
　　System.out.println("The FlyWeight Pattern!");
　　FlyweightPattern fp = new FlyweightPattern();
　　fp.showFlyweight();
　}
}

下面是运行结果：

Concrete---Flyweight : Google
Concrete---Flyweight : Qutr
Concrete---Flyweight : Google
Concrete---Flyweight : Google
Concrete---Flyweight : Google
Concrete---Flyweight : Google
objSize = 2

我们定义了6个对象，其中有5个是相同的，按照Flyweight模式的定义“Google”应该共享一个对象，在实际的对象数中我们可以看出实际的对象却是只有2个

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