设计模式(19)——享元模式

设计模式

本文介绍享元模式的概念和应用。

基本思想和原则

使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。

动机

当系统中有大量相似对象存在，它们具有一定的共性，但又有自己特殊的地方，我们可以利用享元模式将这些共性提炼成对象的外部特征，预先创建出这些对象，之后需要时可以直接取出使用，然后再赋予其非共性的属性。

实现

数据库连接池就是一个典型的享元模式的应用，预先创建一些数据库连接，当需要时直接取用，而不是立刻创建一个，这种池技术可以有效降低系统开销。

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public class DBConnection {
    private int id;

    public DBConnection(int id) {
        this.id = id;
    }

    public int getId() {
        return this.id;
    }
}

public class DBConnectionFactory {
    private static Vector<DBConnection> pool = new Vector<DBConnection>();
    private static Vector<Integer> connectionStates = new Vector<Integer>();

    public static void init(int n) {
        for(int i = 0; i < n; i++) {
            DBConnection conn = new DBConnection(i);
            pool.add(conn);
            connectionStates.add(0);
        }
    }

    public static DBConnection getDBConnection() {
        for(int i = 0; i < pool.size(); i++) {
            if (connectionStates.get(i).equals(0)) {
                connectionStates.set(i, 1);
                return pool.get(i);
            }
        }
        return null;
    }

    public static void releaseDBConnection(DBConnection conn) {
        int index = pool.indexOf(conn);
        connectionStates.set(index, 0);
    }
}

public class DBClientThread extends Thread {
    private DBConnection conn;
    public DBClientThread(DBConnection conn) {
        this.conn = conn;
    }
    public void run() {
        System.out.println("Use DBConnection id: " + this.conn.getId());
        try {
            Thread.sleep(250);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        DBConnectionFactory.releaseDBConnection(this.conn);
        this.conn = null;
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        DBConnectionFactory.init(5);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            DBConnection conn = DBConnectionFactory.getDBConnection();
            if (conn != null) {
                DBClientThread thread = new DBClientThread(conn);
                thread.start();
            } else {
                System.out.println("Can not get a db conn.");
            }

            try {
                Thread.sleep(50);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

输出如下：

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Use DBConnection id: 0
Use DBConnection id: 1
Use DBConnection id: 2
Use DBConnection id: 3
Use DBConnection id: 4
Use DBConnection id: 0
Use DBConnection id: 1
Use DBConnection id: 2
Use DBConnection id: 3
Use DBConnection id: 4

上面的代码模拟了数据库连接池的使用，我们预先创建5个数据库连接，然后创建出10个线程去获取这个连接。当要获取连接时，不是去实时地创建连接，而是从连接池中获取，使用完连接后还要将连接放回池中（其实就是改变连接的状态）。这几个连接对象被共享出来，供各个线程获取。这是享元模式的一种很重要的应用。

优点

享元模式预先创建出一些对象，然后缓存这些对象，当需要时直接取出使用。可以帮助系统减少对象的创建，降低内存占用，提高系统性能。

缺点

享元模式会使系统的复杂度提高，我们需要维护这些对象的创建和存在。而且如果系统不需要对象时，这些预先创建的对象还会存在，也是占用内存的，不过这个一般不会成为太大问题。

设计模式