Day314.外观模式享元模式 -Java设计模式
外观模式
外观类就是总控开关，去管理聚合的所有类
一、影院管理项目
组建一个家庭影院：
DVD 播放器、投影仪、自动屏幕、环绕立体声、爆米花机,要求完成使用家庭影院的功能，其过程为： 直接用遥控器：统筹各设备开关
开爆米花机放 下 屏 幕 开 投 影 仪 开音响
开 DVD，选 dvd
去拿爆米花调 暗 灯 光 播放
观影结束后，关闭各种设备
二、传统方式解决影院管理
分别定义每个设备的类，然后在主方法按顺序调用打开，或关闭
三、传统方式解决影院管理问题分析
1)在 ClientTest 的 main 方法中，创建各个子系统的对象，并直接去调用子系统(对象)相关方法，会造成调用过程混乱，没有清晰的过程
2)不利于在 ClientTest 中，去维护对子系统的操作
3)解决思路：定义一个高层接口，给子系统中的一组接口提供一个一致的界面(比如在高层接口提供四个方法
ready, play, pause, end )，用来访问子系统中的一群接口
4)也就是说 就是通过定义一个一致的接口(界面类)，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需跟这个接口发生调用，而无需关心这个子系统的内部细节 => 外观模式
四、外观模式基本介绍
基本介绍
- 外观模式（Facade），也叫“
过程模式：
外观模式为子系统中的一组接口提供一个一致的界面，此模式定义了一个高层接口，这个接口使得这一子系统更加容易使用
- 外观模式通过: 定义一个一致的接口，用以屏蔽内部子系统的细节，使得调用端只需跟这个接口发生调用，而无需关心这个子系统的内部细节
五、外观模式原理类图
- 对类图说明(分类外观模式的角色)
1)外观类(Facade): 为调用端提供统一的调用接口, 外观类知道哪些子系统负责处理请求,从而将调用端的请求代理给适当子系统对象
2)调用者(Client): 外观接口的调用者
3)子系统的集合： 指模块或者子系统，处理 Facade 对象指派的任务，他是功能的实际提供者
六、外观模式解决影院管理
1、传统方式解决影院管理说明
1)外观模式可以理解为转换一群接口，客户只要调用一个接口，而不用调用多个接口才能达到目的。比如：在 pc 上安装软件的时候经常有一键安装选项（省去选择安装目录、安装的组件等等），还有就是手机的重启功能（把关机和启动合为一个操作）。
2)外观模式就是 解决多个复杂接口带来的使用困难，起到简化用户操作的作用
3)示意图说明
2、外观模式应用实例
1)应用实例要求
2)使用外观模式来完成家庭影院项目
3)思路分析和图解
4)代码实现
- 主函数
public class Client {public static void main(String[] args) {//这里直接调用外观类，然后里面的方法已经做好了他的实现HomeTheaterFacade homeTheaterFacade = new HomeTheaterFacade(); homeTheaterFacade.ready();homeTheaterFacade.play();homeTheaterFacade.end();}
}
- HomeTheaterFacade外观者类
public class HomeTheaterFacade {//定义各个子系统对象，聚合关系private TheaterLight theaterLight; private Popcorn popcorn;private Stereo stereo; private Projector projector; private Screen screen;private DVDPlayer dVDPlayer;//构造器public HomeTheaterFacade() { super();this.theaterLight = TheaterLight.getInstance(); this.popcorn = Popcorn.getInstance(); this.stereo = Stereo.getInstance();this.projector = Projector.getInstance();this.screen = Screen.getInstance(); this.dVDPlayer = DVDPlayer.getInstanc();}//操作分成 4 步public void ready() { popcorn.on(); popcorn.pop(); screen.down(); projector.on(); stereo.on(); dVDPlayer.on(); theaterLight.dim();}public void play() { dVDPlayer.play();}public void pause() { dVDPlayer.pause();}public void end() { popcorn.off();theaterLight.bright(); screen.up(); projector.off(); stereo.off(); dVDPlayer.off();}
}
- DVDPlayer
public class DVDPlayer {//使用单例模式, 使用饿汉式private static DVDPlayer instance = new DVDPlayer();public static DVDPlayer getInstanc() { return instance;}public void on() { System.out.println(" dvd on ");}public void off() { System.out.println(" dvd off ");}public void play() {System.out.println(" dvd is playing ");}//....public void pause() { System.out.println(" dvd pause ..");}
}
- Popcorn
public class Popcorn {private static Popcorn instance = new Popcorn();public static Popcorn getInstance() { return instance;}public void on() {System.out.println(" popcorn on ");}public void off() { System.out.println(" popcorn ff ");}public void pop() {System.out.println(" popcorn is poping ");}
}
- Projector
public class Projector {private static Projector instance = new Projector();public static Projector getInstance() { return instance;}public void on() {System.out.println(" Projector on ");}public void off() {System.out.println(" Projector ff ");}public void focus() {System.out.println(" Projector is Projector ");}//...
}
- Screen
public class Screen {private static Screen instance = new Screen();public static Screen getInstance() { return instance;}public void up() { System.out.println(" Screen up ");}public void down() { System.out.println(" Screen down ");}
}
- Stereo
public class Stereo {private static Stereo instance = new Stereo();public static Stereo getInstance() { return instance;}public void on() { System.out.println(" Stereo on ");}public void off() { System.out.println(" Screen off ");}public void up() {System.out.println(" Screen up.. ");}//...
}
- TheaterLight
public class TheaterLight {private static TheaterLight instance = new TheaterLight();public static TheaterLight getInstance() { return instance;}public void on() {System.out.println(" TheaterLight on ");}public void off() {System.out.println(" TheaterLight off ");}public void dim() {System.out.println(" TheaterLight dim.. ");}public void bright() {System.out.println(" TheaterLight bright.. ");}
}
七、外观模式的注意事项和细节
1)外观模式对外屏蔽了子系统的细节，因此外观模式降低了客户端对子系统使用的复杂性
2)外观模式对客户端与子系统的耦合关系 - 解耦，让子系统内部的模块更易维护和扩展
3)通过合理的使用外观模式，可以帮我们更好的
划分访问的层次4)当系统需要进行分层设计时，可以考虑使用 Facade 模式
5)在维护一个遗留的大型系统时，可能这个系统已经变得非常难以维护和扩展，此时可以考虑为新系统开发一个Facade 类，来提供遗留系统的比较清晰简单的接口，让新系统与 Facade 类交互，
提高复用性6)不能过多的或者不合理的使用外观模式，使用外观模式好，还是直接调用模块好。要以让系统有层次，利于维护为目的。
享元模式
一、展示网站项目需求
小型的外包项目，给客户 A 做一个产品展示网站，客户 A 的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网站，但是要求都有些不同：
1)有客户要求以新闻的形式发布
2)有客户人要求以博客的形式发布
3)有客户希望以微信公众号的形式发布
二、传统方案解决网站展现项目
1)直接复制粘贴一份，然后根据客户不同要求，进行定制修改
2)给每个网站租用一个空间
3)方案设计示意图
三、传统方案解决网站展现项目-问题分析
1)需要的网站结构相似度很高，而且都不是高访问量网站，如果分成多个虚拟空间来处理，相当于一个相同网站的实例对象很多，造成服务器的资源浪费
2)解决思路：整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达成共享，减少服务器资源
3)对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易
4)上面的解决思路就可以使用 享元模式 来解决
四、享元模式基本介绍
基本介绍
1)享元模式（Flyweight Pattern） 也叫 蝇量模式:
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象
2)常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用，避免重新创建，如果没有我们需要的，则创建一个
3)享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题
当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。不需总是创建新对象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率
4)享元模式经典的应用场景就是池技术了，String 常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用，享元模式是池技术的重要实现方式
五、 享元模式的原理类图
- 对类图的说明
对原理图的说明-即(模式的角色及职责)
1)FlyWeight ：
是抽象的享元角色, 他是产品的抽象类, 同时定义出对象的
外部状态和内部状态(后面介绍) 的接口或实现2)ConcreteFlyWeight ：
是具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义相关业务
3)UnSharedConcreteFlyWeight ：
是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂。
4)FlyWeightFactory 享元工厂类：
用于构建一个池容器(集合)， 同时提供从池中获取对象方法
六、内部状态和外部状态
比如围棋、五子棋、跳棋，它们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋颜色多一点，所以棋子颜色就是棋子的内部状态；而各个棋子之间的差别就是位置的不同，当我们落子后，落子颜色是定的，但位置是变化的，所以棋子坐标就是棋子的外部状态
1)享元模式提出了两个要求：细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了，即将对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态
2)内部状态 指 :对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变
3)外部状态 指 :对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。
4)举个例子：围棋理论上有 361 个空位可以放棋子，每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏，如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象就可以减少到只有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题
七、享元模式解决网站展现项目
1)应用实例要求
使用享元模式完成，前面提出的网站外包问题
2)思路分析和图解(类图)
用户是外部状态；网站的类型是内部状态
3)代码实现
- 主函数
public class Client {public static void main(String[] args) {// 创建一个工厂类WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();// 客户要一个以新闻形式发布的网站WebSite webSite1 = factory.getWebSiteCategory("新闻");webSite1.use(new User("tom"));// 客户要一个以博客形式发布的网站WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("博客");webSite2.use(new User("jack"));// 客户要一个以博客形式发布的网站WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("博客");webSite3.use(new User("smith"));// 客户要一个以博客形式发布的网站WebSite webSite4 = factory.getWebSiteCategory("博客");webSite4.use(new User("阿昌"));System.out.println("网站的分类共=" + factory.getWebSiteCount());}
}
- ConcreteWebSite
//具体网站
public class ConcreteWebSite extends WebSite {//共享的部分，内部状态private String type = ""; //网站发布的形式(类型)//构造器public ConcreteWebSite(String type) {this.type = type;}@Overridepublic void use(User user) {System.out.println("网站的发布形式为:" + type + " 在使用中 .. 使用者是" + user.getName());}
}
- User
public class User {private String name;public User(String name) {super();this.name = name;}public String getName() { return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}
- WebSite抽象类
public abstract class WebSite {public abstract void use(User user);//抽象方法
}
- WebSiteFactory工厂
// 网站工厂类，根据需要返回压一个网站
public class WebSiteFactory {//集合， 充当池的作用private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();//根据网站的类型，返回一个网站, 如果没有就创建一个网站，并放入到池中,并返回public WebSite getWebSiteCategory(String type) { if(!pool.containsKey(type)) {//就创建一个网站，并放入到池中pool.put(type, new ConcreteWebSite(type));}return (WebSite)pool.get(type);}//获取网站分类的总数 (池中有多少个网站类型) public int getWebSiteCount() {return pool.size();}
}
八、享元模式的注意事项和细节
1)在享元模式这样理解，“享”就表示共享，“元”表示对象
2)系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，我们就可以考虑选用享元模式
3)用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用 HashMap/HashTable 存储
4)享元模式
大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率5)享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态，而外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态的改变而改变，这是我们使用享元模式需要注意的地方.
6)使用享元模式时，
注意划分内部状态和外部状态，并且需要有一个工厂类加以控制。7)享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景，比如 String 常量池、数据库连接池
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