深度学习设计模式之享元设计模式

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前言

享元设计模式主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用，提高性能。

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一、介绍

享元设计模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，旨在通过共享来高效地管理大量拥有相同或相似状态的小对象。这种模式可以减少内存使用并提高性能，特别是在处理大量相似对象时。

二、特点

• 共享对象：享元模式通过共享多个相似对象来减少内存占用。

• 内部与外部状态：享元对象将状态分为内部状态和外部状态。内部状态是共享的，而外部状态是特定的，不共享。

• 细粒度控制：享元模式允许对对象进行更细粒度的控制，通过组合内部和外部状态来创建不同的对象。

• 享元工厂：享元模式通常包含一个享元工厂（Flyweight Factory），用于创建和管理享元对象。

• 不变性：享元对象的内部状态应该是不可变的，以确保共享的安全性。

三、详细介绍

1.核心组成

• 抽象享元角色：为具体享元角色规定了必须实现的方 法，而外部状态就是以参数的形式通过此方法传入。
• 具体享元角色：实现抽象角色规定的方法。如果存在内部状态，就负责为内部状态提供存储空间。
• 享元工厂角色：负责创建和管理理享元角色。要想达到共 享的目的，这个角色的实现是关键。
  

2.代码示例

抽象享元对象

/*** 抽象享元对象*/
public abstract class FilmFlyweight {/*** 播放电影*/public abstract void play(FilmInfo filmInfo);}

具体享元对象

/*** 具体享元对象*/
public class FilmFlyweightImpl extends FilmFlyweight{/*** 内部状态*/private String category;public FilmFlyweightImpl(String category) {this.category = category;}@Overridepublic void play(FilmInfo filmInfo) {System.out.println("电影名称为:"+filmInfo.getName()+" 电影类别为:"+category);}
}

外部对象

/*** 电影类*/
public class FilmInfo {private String name;public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}public FilmInfo(String name) {this.name = name;}
}

享元工厂对象

/*** 享元工厂对象*/
public class FilmFactory {private HashMap<String,FilmFlyweight> factory = new HashMap<String,FilmFlyweight>();/*** 获取享元对象* @param key* @return*/public FilmFlyweight getFilmFlyweightByKey(String key){if(factory.containsKey(key)){return factory.get(key);}else {FilmFlyweightImpl filmFlyweight = new FilmFlyweightImpl(key);factory.put(key,filmFlyweight);return filmFlyweight;}}public int getNumber(){return factory.size();}}

测试类

/*** 测试类*/
public class FlyweightTest {public static void main(String[] args) {FilmFactory factory = new FilmFactory();FilmFlyweight flyweight1 = factory.getFilmFlyweightByKey("冒险");flyweight1.play(new FilmInfo("勇敢者的游戏"));FilmFlyweight flyweight2 = factory.getFilmFlyweightByKey("科幻");flyweight2.play(new FilmInfo("三体"));FilmFlyweight flyweight3 = factory.getFilmFlyweightByKey("科幻");flyweight3.play(new FilmInfo("流浪地球"));System.out.println("总条数为:"+factory.getNumber());}}

结果

3.优缺点

优点

• 大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率。

缺点

• 提高了系统的复杂度，需要分离出内部状态和外部状态

4.使用场景

1. 当需要管理大量相似或相同的对象时，享元模式可以显著减少内存消耗。
2. 如果对象的存储成本很高，使用享元模式可以节省资源。
3. 当对象的大部分状态可以外部化时，享元模式可以有效地共享对象。
4. 当需要避免使用大量细粒度的对象时，可以使用享元模式来优化系统结构。

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总结

享元模式在实际开发中非常有用，尤其是在图形界面、游戏开发和办公软件中，它可以帮助我们高效地管理大量相似对象，提高系统的性能和可维护性。