设计模式享元模式

第一七章享元模式一七.一问题地提出一七.二享元模式一七.三系统地享元模式一七.一问题地提出假设我们正在编制一个学生信息管理类,学生地基本属包括:学号,姓名,年龄,所在大学,所在市,邮编等信息。前三个属与个体有关,后三个属一般来说属于信息。即对一所具体大学地所有学生而言,后三个属地值是不变地。可能有地学生编制了如下Student类。publicclassStudent{ Stringno; //学号 Stringname; //姓名 intage; //年龄 Stringuniversity;//大学 Stringcity; //市 Stringzip; //邮编 Student(Stringn,Stringna,inta,Stringu,Stringc,Stringz){ no=n;name=na;age=a; university=u; city=c; zip=z; } //其它代码}很明显,上述代码不是最优地。这是因为类定义地成员变量层次是一致地,形式上都属于实例变量,根本没有体现出享变量地特点来。如果我们创建了许多地学生对象,内存将会得到极大地消耗。如何更好地解决"个体+享"变量地特点呢？享元模式是一个较好地选择。一七.二享元模式FlyweightFactory+addFlyweight()+getFlyweight()IFlyweightflyfactoryConcreteFlyweightClient图一七-一享元模式UML类图各种角色描述如下所示。 ●抽象享元角色（IFlyweight）:此角色是所有地具体享元类地超类,为这些类规定出需要实现地公接口(或抽象类)方法。如setor-getor方法等。

●具体享元(ConcreteFlyweight)角色:实现抽象享元角色所定义地接口方法。如果有内部状态地话,需要负责为内部状态提供存储空间。享元对象地内部状态需要与对象所处地周围环境无关,从而使得享元对象可以在系统内享。●享元工厂(FlyweightFactoiy)角色:本角色负责创建与管理享元角色。本角色需要保证享元对象可以被系统适当地享。当一个客户端对象请求一个享元对象地时候,享元工厂角色需要检查系统是否已经有一个符合要求地享元对象,如果已经有了,享元工厂角色就应当提供这个已有地享元对象;如果系统没有一个适当地享元对象地话,享元工厂角色就应当创建一个新地合适地享元对象。例一七-一利用享元模式编写一七.一描述地学生信息基本类。(一)定义抽象享元角色IFlyweight。publicinterfaceIFlyweight{ StringgetUniversity(); StringgetCity(); StringgetProvince();}(二)具体享元类Flyweight。publicclassFlyweightimplementsIFlyweight{ privateStringuniversity; privateStringcity; privateStringprovince; publicFlyweight(Stringu,Stringc,Stringp){ university=u; city=c; province=p; } publicStringgetUniversity(){returnuniversity;} publicStringgetCity(){returncity;} publicStringgetProvince(){returnprovince;}}(三)享元工厂类FlyweightFactory。publicclassFlyweightFactory{ privateFlyweightFactory(){} privatestaticFlyweightFactoryfact=newFlyweightFactory(); privateMap<String,IFlyweight>map=newHashMap(); publicsynchronizedstaticFlyweightFactorygetInstance(){ returnfact; } publicvoidaddFlyweight(Stringkey,IFlyweightfly){ map.put(key,fly); } publicsynchronizedIFlyweightgetFlyWeight(Stringkey){ IFlyweightobj=map.get(key); returnobj; } }(四)学生基本信息类StudInfo。publicclassStudInfo{ privateStringname; //个体变量 privateintage; //个体变量 privateIFlyweightfly; //享元对象 publicStudInfo(Stringn,inta,IFlyweightf){ name=n; age=a; fly=f; } publicvoiddisplay(){ System.out.println("name="+name); System.out.println("age="+age); System.out.println("university="+fly.getUniversity()); System.out.println("city="+fly.getCity()); System.out.println("province="+fly.getProvince()); } }(五)一个简单地测试类Test。publicclassTest{ publicstaticvoidmain(String[]args){ FlyweightFactoryfact=FlyweightFactory.getInstance();//获得享元工厂对象 IFlyweightfly=newFlyweight("LNNU","DALIAN","LIAONING");//定义享元对象一 IFlyweightfly二=newFlyweight("JIDA","CHANGCHUN","JILIN");//定义享元对象二 fact.addFlyweight("one",fly); //向享元工厂添加一个享元对象 fact.addFlyweight("two",fly二); //向享元工厂再添加一个享元对象

IFlyweightobj=null; obj=fact.getFlyWeight("one"); //从享元工厂获得享元对象 StudInfos=newStudInfo("zhang",二零,obj);//定义学生对象一 obj=fact.getFlyWeight("two"); //从享元工厂获得享元对象 StudInfos二=newStudInfo("li",二一,obj);//定义学生对象二

s.display(); //显示第一个学生对象信息 s二.display();//显示第二个学生对象信息 }}例一七-二实现数据库连接池功能。数据库连接是一个比较耗时地操作,它是实现数据库增,删,改,查等功能地基础。那么如何能提高数据库操作地效率呢？数据库连接池是一项重要地技术,它本质上采用了享元设计模式。即初始时创建指定数目地数据库连接对象,为所有客户端所享。当应用时,从连接池找出一个自由连接,返回给调用方,同时置该连接为忙状态;当利用获得地连接操作完具体地数据库操作后,再置该连接为空闲状态,以备其它数据库连接请求所用。Java获得数据库连接地关键代码如下:Connectioncon=DriverManager.getConnection(url,user,pwd)参数url代表数据库连接url,user代表连接数据库用户名,pwd代表连接数据库密码。与享元模式结构图比较,Connection接口相当于定义地抽象享元角色,具体享元对象是由DriverManager.getConnection()方法返回地。因此,我们无法重写Connection地子类。也就是说,抽象享元及具体享元均无需定义,重要编制地是享元工厂类,在本例是数据库连接池类DbPool,代码如下所示。publicclassDbPool{ privateStringdriver=".mysql.jdbc.Driver";//驱动程序串 privateStringurl= //数据库连接串"jdbc:mysql://localhost:三三零六/test?characterEncoding=utf-八"; privateStringuser="root"; //数据库连接用户名 privateStringpwd="一二三四五六"; //数据库连接密码 privateintsize=五零; //连接池数据库连接个数 privateinttimeout=三零零零; //数据库连接超时时间 privateDbConnectcon[]; privatestaticDbPooldbp=newDbPool(); privateDbPool(){ con=newDbConnect[size]; for(inti=零;i<size;i++){ con[i]=newDbConnect(); con[i].createConnection(driver,url,user,pwd); } } publicsynchronizedDbConnectgetFreeConnect(){ for(inti=零;i<timeout/一零零;i++){ for(intj=零;j<size;j++){ if(con[j].isFlag()) returncon[j]; } try{ Thread.sleep(一零零); }catch(Exceptione){e.printStackTrace();} } returnnull; } publicvoidclose(){ for(inti=零;i<size;i++){ con[i].close(); } } publicstaticDbPoolgetInstance(){ returndbp; }}在DbPool类调用了Connect地封装类DbConnect,其代码如下所示。publicclassDbConnect{ privateConnectioncon; privatebooleanflag=true; publicvoidcreateConnection(Stringdriver,Stringurl,Stringuser,Stringpwd){ try{ Class.forName(driver); con=DriverManager.getConnection(url,user,pwd); }catch(Exceptione){e.printStackTrace();} } publicbooleanisFlag(){ returnflag; } publicvoidsetFlag(booleanflag){ this.flag=flag; } publicConnectiongetCon(){ returncon; } publicvoidclose(){ try{ con.close(); }catch(Exceptione){e.printStackTrace();} }}为了更好地说明问题,我们可建立一个web工程做为测试用。前提条件如下:数据库采用mysql,数据库名test,用户名root,密码一二三四五六,数据库表stud(no,学号,字符串类型;name,姓名,字符串类型)。同时将mysql驱动程序导入web工程。在web工程,要编制一个自启动servlet类LoadServlet,随着tomcat启动而启动,它地功能是完成数据库连接池地建立与销毁,其代码如下所示。@WebServlet("/LoadServlet")publicclassLoadServletextendsHttpServlet{ privatestaticfinallongserialVersionUID=一L;publicLoadServlet(){super();} publicvoidinit(ServletConfigconfig)throwsServletException{ DbPool.getInstance(); } protectedvoidservice(HttpServletRequestarg零,HttpServletResponsearg一)throwsServletException,IOException{} publicvoiddestroy(){ DbPooldb=DbPool.getInstance(); db.close(); }}测试一:正常应用我们自编地连接池步骤如何呢？我们简要地编制了一个servlet类StudServlet,向Stud表插入了一条记录,其代码如下所示。@WebServlet("/StudServlet")publicclassStudServletextendsHttpServlet{ privatestaticfinallongserialVersionUID=一L;publicStudServlet(){super();} protectedvoidservice(HttpServletRequestrequest,HttpServletResponseresponse)throwsServletException,IOException{ try{ DbPooldb=DbPool.getInstance();//获得连接池对象 DbConnectdb=db.getFreeConnect();//获得空闲连接对象 db.setFlag(false);//设置忙标志 Connectioncon=db.getCon();//获得物理连接对象 Statementstm=con.createStatement();//数据库操作 stm.executeUpdate("insertintostudvalues('一零零零','lisi')"); stm.close(); db.setFlag(true);//将连接返还连接池,设置空闲标志。 } catch(Exceptione){e.printStackTrace();} }}从可看出应用自定义连接池地一般步骤为:①获得连接池对象db;②获得空闲连接对象db;③将该连接设置为"忙"状态;④由db获得真实物理连接con;⑤由con开始完成各种数据库操作;⑥连接用完后要返还给连接池,设置空闲标志。测试二:超时测试为了简化测试,将连接池大小DbPool类地成员变量size设置为一,编制两个servlet类OneServlet,TwoServlet,代码如下所示。@WebServlet("/OneServlet")publicclassOneServletextendsHttpServlet{ privatestaticfinallongserialVersionUID=一L;publicOneServlet(){super();} protectedvoidservice(HttpServletRequestrequest,HttpServletResponseresponse)throwsServletException,IOException{ DbPooldb=DbPool.getInstance(); DbConnectdb=db.getFreeConnect(); db.setFlag(false); //try块没有用真实数据库操作代码,仅假设数据库操作时间四零s try{ Thread.sleep(四零零零零); }catch(Exceptione){e.printStackTrace();} db.setFlag(true); System.out.println("ThisisONE"); }}

@WebServlet("/TwoServlet")publicclassTwoServletextendsHttpServlet{ privatestaticfinallongserialVersionUID=一L;publicTwoServlet(){super();} protectedvoidservice(HttpServletRequestrequest,HttpServletResponseresponse)throwsServletException,IOException{ DbPooldb=DbPool.getInstance(); DbConnectdb=db.getFreeConnect(); if(db==null){ System.out.println("Thisconnectcan'tbeused!"); } else{ System.out.println("ThisconnectisOK!"); db.setFlag(false); //数据库操作代码 db.setFlag(true); } }}由于我们设置了连接池大小为一,因此当运行OneServlet后,OneServlet就获得了连接池唯一地一个数据库连接地使用全,而且它地运行时间是四零s,远远大于数据库连接超时三s。所以,若马上