1. Обзор
В этой статье мы рассмотрим шаблон проектирования легковеса. Этот шаблон используется для уменьшения объема памяти. Это также может повысить производительность в приложениях, где создание объектов требует больших затрат.
Проще говоря, шаблон легковеса основан на фабрике, которая перерабатывает созданные объекты, сохраняя их после создания. Каждый раз, когда запрашивается объект, фабрика ищет объект, чтобы проверить, не был ли он уже создан. Если да, то возвращается существующий объект, в противном случае создается, сохраняется и затем возвращается новый.
Состояние легковесного объекта состоит из инвариантного компонента, который используется совместно с другими подобными объектами ( internal ) и вариантного компонента, которым может манипулировать клиентский код ( extrinsic ).
Очень важно, чтобы легковесные объекты были неизменяемыми: любая операция над состоянием должна выполняться фабрикой.
2. Реализация
Основными элементами узора являются:
- интерфейс, определяющий операции, которые клиентский код может выполнять над легковесным объектом
- одна или несколько конкретных реализаций нашего интерфейса
- фабрика для обработки экземпляров и кэширования объектов
Давайте посмотрим, как реализовать каждый компонент.
2.1. Интерфейс автомобиля
Для начала мы создадим интерфейс Vehicle . Поскольку этот интерфейс будет типом возвращаемого значения фабричного метода, нам нужно убедиться, что все соответствующие методы раскрыты:
public void start();
public void stop();
public Color getColor();
2.2. Бетонный автомобиль
Далее, давайте создадим класс Car как конкретное транспортное средство. В нашем автомобиле будут реализованы все методы интерфейса автомобиля. Что касается его состояния, у него будет движок и цветовое поле:
private Engine engine;
private Color color;
2.3. Автомобильный завод
И последнее, но не менее важное: мы создадим VehicleFactory . Создание нового автомобиля — очень дорогая операция, поэтому фабрика будет создавать только один автомобиль каждого цвета.
Для этого мы отслеживаем созданные автомобили, используя карту как простой кеш:
private static Map<Color, Vehicle> vehiclesCache
= new HashMap<>();
public static Vehicle createVehicle(Color color) {
Vehicle newVehicle = vehiclesCache.computeIfAbsent(color, newColor -> {
Engine newEngine = new Engine();
return new Car(newEngine, newColor);
});
return newVehicle;
}
Обратите внимание, что клиентский код может влиять только на внешнее состояние объекта (цвет нашего автомобиля), передавая его в качестве аргумента методу createVehicle .
3. Варианты использования
3.1. Сжатие данных
Целью шаблона легковеса является сокращение использования памяти за счет совместного использования как можно большего количества данных, поэтому он является хорошей основой для алгоритмов сжатия без потерь. В этом случае каждый легковесный объект действует как указатель, а его внешнее состояние является контекстно-зависимой информацией.
Классический пример такого использования — текстовый процессор. Здесь каждый персонаж является легковесным объектом, который совместно использует данные, необходимые для рендеринга. В результате дополнительную память занимает только позиция символа внутри документа.
3.2. Кэширование данных
Многие современные приложения используют кеши для улучшения времени отклика. Шаблон легковеса похож на основную концепцию кэша и может хорошо подходить для этой цели.
Конечно, есть несколько ключевых различий в сложности и реализации между этим шаблоном и обычным кешем общего назначения.
4. Вывод
Подводя итог, этот краткий учебник посвящен шаблону проектирования легковеса в Java. Мы также рассмотрели некоторые из наиболее распространенных сценариев, в которых используется шаблон.
Весь код из примеров доступен в проекте GitHub .