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設計模式學習（十二）：享元模式

2022-11-11 18:03:10

設計模式學習（十二）：享元模式

作者：Grey

原文地址：

部落格園：設計模式學習（十二）：享元模式

CSDN：設計模式學習（十二）：享元模式

享元模式

享元模式是一種結構型模式。

一個應用場景是：運用共用技術有效地支援大量細粒度的物件。主要解決

在有大量物件時，有可能會造成記憶體溢位，我們把其中共同的部分抽象出來，如果有相同的業務請求，直接返回在記憶體中已有的物件，避免重新建立。

假設我們有一個子彈類，同時我們設計一個子彈池，子彈池負責提供子彈

public class BulletPool {
    List<Bullet> bullets = new ArrayList<>();
    {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            bullets.add(new Bullet(true));
        }
    }
    public Bullet getBullet() {
        for (int i = 0; i < bullets.size(); i++) {
            if (bullets.get(i).living) {
                return bullets.get(i);
            }
        }
        return new Bullet(true);
    }
}

可以看到 getBullet 邏輯，如果池子中有子彈，就拿池中的子彈，如果沒有，就 new 一個新的子彈返回。

上述範例的 UML 圖如下

享元模式應用

  • 使用物件池對高並行下的記憶體進行管理

對於開發者來說，垃圾回收是不可控的，而且是無法避免的。但是，我們還是可以通過一些方法來降低垃圾回收的頻率，減少程序暫停的時長。我們知道，只有使用過被丟棄的物件才是垃圾回收的目標，所以，我們需要想辦法在處理大量請求的同時，儘量少的產生這種一次性物件。最有效的方法就是，優化你的程式碼中處理請求的業務邏輯，儘量少的建立一次性物件，特別是佔用記憶體較大的物件。比如說，我們可以把收到請求的 Request 物件在業務流程中一直傳遞下去，而不是每執行一個步驟，就建立一個內容和 Request 物件差不多的新物件。這裡面沒有多少通用的優化方法。對於需要頻繁使用，佔用記憶體較大的一次性物件，我們可以考慮自行回收並重用這些物件。實現的方法是這樣的：我們可以為這些物件建立一個物件池。收到請求後，在物件池內申請一個物件，使用完後再放回到物件池中，這樣就可以反覆地重用這些物件，非常有效地避免頻繁觸發垃圾回收。

  • Java 中 Boolean 類的valueOf(boolean b) 方法 ，這個方法返回的 Boolean 物件不會新 new 出來，而是複用的同一個, 原始碼如下：
public static Boolean valueOf(boolean b){
    return(b?TRUE:FALSE);
}
public static final Boolean TRUE=new Boolean(true);
public static final Boolean FALSE=new Boolean(false);

  • Netty 中的 Buffer 分配。

  • 連線池管理，例如：Apache Commons Pool

  • Java SE 中的 IntegerCache 類和 String 類

在 Java Integer 的實現中， -128 到 127 之間的整型物件會被事先建立好，快取在 IntegerCache 類中。當我們使用自動裝箱或者valueOf()來建立這個數值區間的整型物件時，會複用 IntegerCache 類事先建立好的物件。這裡的 IntegerCache 類就是享元工廠類，事先建立好的整型物件就是享元物件。在Java 中的 String 類的實現中，JVM 開闢一塊儲存區專門儲存字串常數，這塊儲存區叫作字串常數池，類似於 Integer 中的 IntegerCache 。不過，跟IntegerCache 不同的是，它並非事先建立好需要共用的物件，而是在程式的執行期間，根據需要來建立和快取字串常數。

注：Java 提供了兩個設定 IntegerCache 的引數

//方法一：
-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=255
//方法二：
-XX:AutoBoxCacheMax=255

UML 和 程式碼

UML 圖

程式碼

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