学习设计模式之享元模式,但是宝可梦

前言

作者在准备秋招中,学习设计模式,做点小笔记,用宝可梦为场景举例,有错误欢迎指出。

享元模式

1 介绍

享元模式很好理解,它主要是为了减少创建对象的数量,属于结构型设计模式

  • 目的:减少创建对象的次数
  • 方法:复用对象
  • 何时使用:系统大量需要对象,该创建对象的消耗很大

享元模式有3个角色:

  • 抽象享元类(Flyweight):声明享元类的公共方法
  • 具体享元对象(Concrete Flyweight):抽象享元类的具体实现
  • 享元工厂类(Flyweight Factory):创建、管理享元对象。

还是老样子,一上来一堆概念和角色名次,如果不熟悉线程池的读者朋友,或许还是云里雾里。

那么,进入宝可梦世界。

2 情景模拟

玩过宝可梦的读者都知道,一场战斗开始之前,双方都要携带一定数量的宝可梦,当一方所有宝可梦都战斗不能时,就被判负。

每个回合也可以选择继续出招或者收回宝可梦,如果选择收回,那下次放出来的时候,还是会延续收回之前的状态,因为收回后再拿出来很明显是对同一个宝可梦进行的,皮卡丘收回去之后,这个精灵球里下次出来的还是皮卡丘,而且是收回来的皮卡丘,不是一个满血满状态的。

那么享元模式工厂维护的"享元池",就有对象第一次创建的时机,可以是第一次使用的时候。

那么一场战斗携带的精灵就是复用的,这也可以引出享元模式的角色:

  • 抽象享元类:宝可梦,定义了公共方法,如登场,掉血
  • 具体享元类:具体的宝可梦
  • 享元工厂类:一场战斗的精灵包,维护全体精灵这个享元池

3 代码

抽象类

java 复制代码
/**
 * 宝可梦抽象类
 * 对应抽象享元类
 * Flyweight
 */
public interface Pokemon {
    /**
     * 宝可梦出场
     */
    void go();

    /**
     * 宝可梦在战斗中损失HP
     * @param damage HP
     */
    void loseHP(Integer damage);
}

具体类

java 复制代码
/**
 * 宝可梦具体实现类
 * 对应具体享元类
 * ConcreteFlyweight
 */
public class ConcretePokemon implements Pokemon{
    String name;
    Integer hp = 100;

    public ConcretePokemon(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void go() {
        System.out.println("去吧!" + this.name + "! (HP:" + this.hp + ")");
    }

    @Override
    public void loseHP(Integer damage) {
        this.hp -= damage;
    }
}

享元工厂

java 复制代码
/**
 * 模拟一场战斗的精灵背包
 * 对应享元工厂类
 * FlyweightFactory
 */
public class FlyweightFactory {
    // 用一个哈希表判断对象是否存在
    private HashMap<String, Pokemon> pokemonPool = new HashMap<>();

    /**
     * 获取宝可梦,如果没有出场过,就创建对象
     * 出场过的就返回之前创建的对象
     * @param name
     * @return
     */
    public Pokemon getPokemon(String name){
        // 用名字获取对象 存在就取出 不存在就创建后存入哈希表
        if(!pokemonPool.containsKey(name)){
            pokemonPool.put(name, new ConcretePokemon(name));
        }
        Pokemon pokemon = pokemonPool.get(name);
        pokemon.go();
        return pokemon;
    }
}

测试类

模拟一场宝可梦战斗,两位训练家小智satoshi和小茂shigeru分别维护各自的享元池,第一次派出精灵时,创建对象。第一回合战斗中,皮卡丘掉血50。第二回合,小智任然派出皮卡丘,可以看到,皮卡丘还是只有50血,因为是同一个对象

java 复制代码
public class FlyWeightDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 用工厂模拟2位对战训练家
        FlyweightFactory satoshi = new FlyweightFactory();
        FlyweightFactory shigeru = new FlyweightFactory();

        // 出场
        Pokemon pikachu = satoshi.getPokemon("皮卡丘");
        Pokemon charizard = shigeru.getPokemon("喷火龙");

        // 战斗
        // 皮卡丘掉了半血
        pikachu.loseHP(50);
        // 喷火龙gg...
        System.out.println("喷火龙倒下了...\n");

        // 第二轮
        satoshi.getPokemon("皮卡丘");
        shigeru.getPokemon("电击魔兽");
    }
}
去吧!皮卡丘! (HP:100)
去吧!喷火龙! (HP:100)
喷火龙倒下了...

去吧!皮卡丘! (HP:50)
去吧!电击魔兽! (HP:100)

4 应用

  • 字符串常量池:创建后的字符串会保存在常量池中以供复用
java 复制代码
String a = "h";
String b = "h";
System.out.println(a == b);  // true
  • Integer缓存:Integer提供了[-127,128]范围的缓存
java 复制代码
Integer a = 123;
Integer b = 123;
System.out.println(a == b);
  • 数据库连接池
  • 线程池
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