--- theme: channing-cyan --- ## 前言初识享元模式（Flyweight Pattern）的时候觉得没啥弯弯绕 > 属于结构型模式，是一种对象池技术，主要用于**减少创建对象数量，以减少内存占用和提高性能** 享，即共享；元，即对象再看它的关键实现：用`HashMap`存储这些共享对象很好理解嘛 ## 模式初识在某鸟教程中了解了享元模式把它的例子简化下：“用2种颜色来画出分布于不同位置的圆” （声明：本文不是说某鸟的例子不好啊，只是想通过该例渐进学习享元模式） ![image.png](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/5efb16d5182041c4a9234d00ac7a0c71~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 定义一个`IShape`并实现它 // 抽象享元角色（Flyweight） public interface IShape { void draw(); } // 具体享元（Concrete Flyweight） public class Circle implements IShape { private String color; private int num, x, y; public Circle(String color) { this.color = color; } public void setNum(int num) { this.num = num; } public void setX(int x) { this.x = x; } public void setY(int y) { this.y = y; } @Override public void draw() { System.out.printf("画第%d个圆: %s色, [x, y] = [%d, %d]\n", num, color, x, y); } } 创建享元工厂 public class ShapeFactory { private static Map circleMap = new HashMap<>(); public static IShape getCircle(String color) { Circle circle; if (circleMap.containsKey(color)) { circle = (Circle) circleMap.get(color); } else { circle = new Circle(color); System.out.println("*创建" + color + "色圆*"); circleMap.put(color, circle); } return circle; } } OK，调用一下 public class FlyweightPatternDemo { public static void main(String[] args) { Circle circle1 = (Circle) ShapeFactory.getCircle("红"); circle1.setNum(1); circle1.setX(1); circle1.setY(1); circle1.draw(); Circle circle2 = (Circle) ShapeFactory.getCircle("绿"); circle2.setNum(2); circle2.setX(2); circle2.setY(2); circle2.draw(); // 复用 Circle circle3 = (Circle) ShapeFactory.getCircle("红"); circle3.setNum(3); circle3.setX(3); circle3.setY(3); circle3.draw(); } } 运行结果 ![image.png](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/6c593f0cb1e049cb99573b6637afb8ac\~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) ### 内部状态 & 外部状态可以看到`Circle3`确实没有创建新的`circle`对象，实现了**复用** 但感觉怪怪的再一看这`circle3`把`circle1`的序号（num）和位置（xy）也改了呀 ![image.png](https://p9-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/81b1ab705cf94c758dd4eb12140dc678\~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 本来想复制圆，整成了剪切圆🙈🙈🙈 所以，**不是所有的部分都能共享** 享元模式确实也做了定义，它把一个对象的状态分为内部状态和外部状态 > **内部状态**：不变的可以共享的部分
> **外部状态**：随环境改变、不能共享的部分想的还挺周到👏👏👏 *** 改造下代码，把`num、x、y`抽取到新增的`Location`对象 public class Location { private int num, x, y; public Location(int num, int x, int y) { this.num = num; this.x = x; this.y = y; } public int getNum() { return num; } public int getX() { return x; } public int getY() { return y; } } 改造`IShape`和`Circle` public interface IShape { // 传入外部状态location void draw(Location location); } public class Circle implements IShape { private String color; public Circle(String color) { this.color = color; } @Override public void draw(Location location) { System.out.printf("画第%d个圆: %s色, [x, y] = [%d, %d]\n", location.getNum(), color, location.getX(), location.getY()); } } OK，调用一下 public class FlyweightPatternDemo { public static void main(String[] args) { Circle circle1 = (Circle) ShapeFactory.getCircle("红"); circle1.draw(new Location(1, 1, 1)); Circle circle2 = (Circle) ShapeFactory.getCircle("绿"); circle2.draw(new Location(2, 2, 2)); // 复用 Circle circle3 = (Circle) ShapeFactory.getCircle("红"); circle3.draw(new Location(3, 3, 3)); } } 运行结果 ![image.png](https://p6-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/8119659e294745a7b3e7b56b82e74ce5\~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) ## 线程安全问题诶嘿，又发现了一个点😎 `HashMap`这玩意线程不安全啊 ### 线程不安全的影响用10个线程获取红色圆，测试上面通过`HashMap`实现的`ShapeFactory` public class FlyweightPatternThreadDemo { public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(() -> { Circle circle1 = (Circle) ShapeFactory.getCircle("红"); Circle circle2 = (Circle) ShapeFactory.getCircle("红"); System.out.println(circle1 == circle2); }).start(); } } } // 输出： // true // true // true // true // false -- 说明对象不一样了 // false -- 说明对象不一样了 // true // false -- 说明对象不一样了 // false -- 说明对象不一样了 // true 因为线程不安全，所以会存在**重复创建**红色圆的情况通过如下时序图说明： ![image.png](https://p6-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/aef5f193ae4c45458ab43311acc4570b\~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) ### 对策 **Java中的String常量池、数据库连接池**都使用了享元模式咋保证的线程安全呢？挑个熟悉的柿子捏下吧：Java String 哦\~**字符串常量池是一个固定大小的Hashtable** 既然`Hashtable`可以那`ConcurrentHashMap`也能一战咯？但是，把`ShapeFactory`里的`circleMap`实现*换成这俩都不行* public class ShapeFactory { private static Map circleMap = new ConcurrentHashMap<>(); // private static Map circleMap = new Hashtable<>(); public static IShape getCircle(String color) { Circle circle; if (circleMap.containsKey(color)) { circle = (Circle) circleMap.get(color); } else { circle = new Circle(color); circleMap.put(color, circle); } return circle; } } // 输出： // true // true // true // true // false -- 说明对象不一样了 // true // true // false -- 说明对象不一样了 // true // true 因为`containsKey()`和`put()`不是原子操作？ `ConcurrentHashMap.putIfAbsent()`是原子操作，整一个： public class ShapeFactory { private static Map circleMap = new ConcurrentHashMap<>(); public static IShape getCircle(String color) { return circleMap.putIfAbsent(color, new Circle(color)); } } // 输出： // true // true // true // true // false -- 还是不行 // true // true // true // true // true 为啥还是不行呢？因为 Thread1 和 Thread2 还是可以同时进`ShapeFactory.getCircle()`： ![image.png](https://p3-juejin.byteimg.com/tos-cn-i-k3u1fbpfcp/9c4de2a4ded04cd089503d9ef451c692\~tplv-k3u1fbpfcp-watermark.image?) 只能给`ShapeFactory.getCircle()`加锁了 public class ShapeFactory { private static Map circleMap = new ConcurrentHashMap<>(); public static synchronized IShape getCircle(String color) { return circleMap.putIfAbsent(color, new Circle(color)); } } 这下总行了吧？运行下 OMG！还！是！不！行！😱😱😱 为啥呢？！！！哈哈哈`synchronized`没毛病，问题出在`ConcurrentHashMap.putIfAbsent()` > `putIfAbsent`方法在向`ConcurrentHashMap`中添加键值对的时候，它会先判断该键值对是否已经存在
如果不存在（新的entry），那么会向map中添加该键值对，并返回**null**
如果已存在，那么不会覆盖已有的值，直接返回已经存在的值这样改下就OK了 public class ShapeFactory { // getCircle()加锁了，那么HashMap、Hashtable也是可以的 private static Map circleMap = new ConcurrentHashMap<>(); public static synchronized IShape getCircle(String color) { IShape circle = circleMap.putIfAbsent(color, new Circle(color)); if (circle == null) { return circleMap.get(color); } return circle; } } ## 与单例模式的区别简单来说 **单例模式**：一个 class 只能有一个对象 **享元模式**：一个 class 可以创建多个对象 ## 总结享元模式比较简单，主要用于**减少创建对象数量**，以**减少内存占用和提高性能** 使用享元模式**要注意线程安全问题**，个人认为线程不安全会造成重复创建对象，与享元模式减少创建对象数量的理念相悖 *** 感谢阅读\~不喜勿喷。欢迎讨论、指正