设计模式(6)-避免浪费与类表现

Flyweight

简介

Flyweight的含义是轻量级，该设计模式的作用是让对象变轻。具体来说，当程序中需要大量对象的时候，如果都使用new关键字来分配内存，将会消耗大量的内存空间，而Flyweight模式的核心思想就是“通过尽量共享实例来避免new出实例”。通常我们在使用的时候，会将共享实例使用一个工厂来进行管理，每次需要相应示例的时候，都从工厂中获得。工厂会将这些实例管理在一个pool中，当有请求过来的时候，如果pool中已经存在了对应的实例，则将其返回共享出去，而不用重新创建；如果没有，则新创建一个返回之后，将其管理到pool中，以便后续的共享。但既然是进行了共享，那么就会出现一处修改多处改变的情况，这种时候就需要我们认真考虑对象是否能够进行共享，需要结合具体的场景。

Proxy

简介

Proxy表示代理，也就是代理模式。在代理模式下，真实的功能实现对象会被增加一层代理。具体来说，代理对象会持有一个功能对象，然后向外暴露接口。我们在使用功能的时候，需要使用的是代理对象，而代理对象对应方法的核心功能，则又是由被代理的功能对象来实现的。在代理模式中有如下角色：

• Subject：该角色定义了功能角色和代理角色需要实现的接口，该接口使得Proxy角色与RealSubject角色具有一致性。在使用的时候，我们不需要在意使用的是哪种角色，因为对于功能的提供来说，两者都是能够完成的
• Proxy：该角色为代理角色。它会持有一个RealSubject对象，同时会实现Subject接口
• RealSubject：该角色为实际的功能提供角色

示例程序

在示例程序中，我们会模拟一个打印过程。我们通过一个代理对象PrinterProxy来进行功能调用，该对象实际上调用了真实的Printer对象来实现相关功能。

首先，我们可以声明一个接口表示打印所需的相关功能，这个接口应该同时由代理对象与被代理对象实现。接口Printable内容如下：

public interface Printable {
    void setPrinterName(String name);

    String getPrinterName();

    void print(String str);
}

之后，可以完成核心的功能实现对象Printer，它完成的是打印过程的核心功能，同时需要实现上面的接口。这里为了模拟一个复杂耗时的创建操作，在程序中模拟了5s的睡眠。

public class Printer implements Printable {
    private String name;

    public Printer() {
        this.heavyJob("Generating Printer Instance.");
    }

    public Printer(String name) {
        this.name = name;
        this.heavyJob("Generating Printer Instance (" + name + ").");
    }

    private void heavyJob(String message) {
        System.out.println(message);
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
        System.out.println("Completed.");
    }

    @Override
    public void setPrinterName(String name) {
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String getPrinterName() {
        return this.name;
    }

    @Override
    public void print(String str) {
        System.out.println("=== " + name + " ===");
        System.out.println(str);
    }
}

完成实际的功能对象之后，就可以完成对应的代理对象PrinterProxy。该对象会持有一个Printer对象，但是并不会完成初始化。只有当真正需要使用到它的时候才会去完成初始化。

public class PrinterProxy implements Printable {
    private String name;
    private Printer real;

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

    @Override
    public synchronized void setPrinterName(String name) {
        if (real != null) {
            real.setPrinterName(name);
        }
        this.name = name;
    }

    @Override
    public String getPrinterName() {
        return this.name;
    }

    @Override
    public void print(String str) {
        realize();
        real.print(str);
    }

    private synchronized void realize() {
        if (real == null) {
            real = new Printer(name);
        }
    }
}

至此就完成了所有的示例代码，我们可以进行如下测试。在测试代码中，我们先给代理对象命名为Alice，但是此时它持有的Printer对象并没有初始化。之后我们改名为Bob，再调用print的时候，此时才进行Printer对象的初始化。

public void test() {
    PrinterProxy proxy = new PrinterProxy("Alice");
    proxy.setPrinterName("Bob");
    proxy.print("hello world");
}

说明

在示例程序中，我们发现代理对象可以使得实际功能对象的创建延后，在必要的时候才进行创建，可以很好地改善用户体验。当然也可以通过代理模式实现AOP的效果，具体来说就是在代理对象方法中，调用功能对象方法的前后增加相关的逻辑，例如日志的打印和记录等。

在代理模式中，代理对象需要持有一个被代理对象，但是反过来，被代理对象是不知道代理对象的，它并不知道代理对象的存在。

Command

简介

当我们调用一个对象的方法完成相关工作的时候，我们可以从结果的变化中发现工作已经完成，但是并没有办法留下工作的历史记录。而Command就希望解决这种问题，它使用命令对象来表示进行工作这件事，一次工作就对应一个实例。之后再进行相关工作的时候，就不是调用对应对象的方法，而是调用命令对象的execute方法。这样的好处在于我们可以进行工作历史记录的管理，实际上就是管理一个命令对象的集合，同时我们还可以随时重新执行这些命令。而关于命令中应该包含哪些信息，实际上没有绝对的答案，命令的目的不同，应该包含的信息也不同，并且根据保存信息的不同，我们能够重现的粒度也不同。