工作中常用的设计模式 -- 享元模式

作者：lpe234

2022-12-14
北京
本文字数：2194 字
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一般做业务开发，不太容易有大量使用设计模式的场景。这里总结一下在业务开发中使用较为频繁的设计模式。当然语言为 Java，基于 Spring 框架。

1 享元模式(Flyweight Pattern)

如果系统中存在大量的重复对象，或者需要不断地创建和销毁大量的重复对象。这时就可以使用该模式，缓存这些重复的对象，达到共享的目的，从而大大减少内存占用。

享元模式一般有 3 个角色:

Flyweight: 享元类(主要定义内部状态与外部状态)
FlyweightFactory: 享元工厂类(主要用于创建和管理享元类)

1.1 实际业务场景

这是由实际生产事故引发，反向推动使用的设计模式。因为做营销相关，很多用户留资页(落地页)都会使用到国家地区及电话国家码。作为基础数据，我们这边并没有做存储，甚至当时连缓存也没做。完全由基础服务组提供相关Feign接口调用，说白了我们就是个中间商。唯一做的就是要根据用户 IP 来识别当前国家地区、以及存储 Top15 热点国家地区数据。

这一份数据，我记得当时统计的有30KB左右。也就是说每个请求，都会在堆中创建这么一个对象，紧接着就成为了垃圾对象。当时是在做一个问卷调查，会给所有 APP 用户推送。服务器最开始只有一台无响应，紧接着又第二台，运维边重启机器边在边在告警群通知。

经排查，并结合最近上线内容，及接口请求监控数据。认定是由于国家地区接口访问量突增引起的。但具体原因及解决方案还需要看具体代码逻辑才能确定。

介绍完业务背景，咱们来说下大概的数据结构。

地区元数据

{    "code": "US",    "nameZh": "美国",    "nameEn": "United States",    "tel": "+1",    "pyName": "mg",    "sortNo": 1,    "areaId": null}

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整体结构

{    "allCountry": [],  "commonCountry": [],  "currentCountry": {}}

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在这份数据中，很容易看到。allCountry基本不会改变，可以认为是内部状态，当然这也是占用空间最大的地方。commonCountry在一定时间内基本不会改变，但我们在这把他作为一个外部状态处理(内部实现可通过缓存或其他方式实现)。currentCountry需要根据请求 IP 来动态生成，这个作为外部变量处理。至此，整体思路已清晰。

1.2 代码实现

国家信息 POJO

@Datapublic class Country {    private String code;    private String nameZh;    private String nameEn;    private String tel;    private String pyName;    private String sortNo;    private Integer areaId;}

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享元类(内部状态、外部状态)

@Getterpublic class CountryList {  // 内部状态    private final List<Country> allCountry;  // 外部状态    private List<Country> commonCountry;    private Country currentCountry;
  // 内部状态，创建对象时设置    public CountryList(List<Country> allCountry) {        this.allCountry = allCountry;    }      public void setCommonCountry(List<Country> commonCountry) {        this.commonCountry = commonCountry;    }
    public void setCurrentCountry(Country currentCountry) {        this.currentCountry = currentCountry;    }}

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享元工厂类

@Slf4j@Component@RequiredArgsConstructorpublic class CountryListFactory {    private static final String DEFAULT = "DEFAULT";    private static final Map<String, CountryList> CL_MAP = Maps.newHashMap();
    private final CountryClient countryClient;
    @PostConstruct    public void init() {        final List<Country> countryList = countryClient.getCountryList();        CL_MAP.put(DEFAULT, new CountryList(countryList));    }
    public static CountryList getDefaultCl() {        return CL_MAP.get(DEFAULT);    }}

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因为本例的享元类中，内部状态只有一种。所以增加了DEFAULTkey 值，实际也就这一种。在这里有没有发现什么???如果没有这个DEFAULT，这不就是个单例模式吗???这块之所以这样写，主要为了更好的理解享元模式本身。

CountryClient为模拟外部 Feign 接口服务，提供全量国家数据获取服务。并通过@PostConstruct将数据注入到静态字典中。通过该工厂类，就可以拿到CountryList，在根据需要将外部状态注入该类，就可以使用了。

1.4 单测

@SpringBootTestclass CountryListTest {
    @Test    void testFactory() {        final CountryList cl = CountryListFactory.getDefaultCl();        assertNotNull(cl);    }}

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2 思考

跟单例模式有啥区别？

单例主要在于单，即全局仅有一个实例；而享元主要在于享，即共享。
在一定程度上，可以认为单例是享元的一种特殊情况。
享元更主要的是通过共享，达到节约内存的目的。

跟缓存有些类似？

缓存，主要目的是为了加快访问速度。享元，在于数据共享节约空间为目的。
缓存是一种思想，可以通过享元模式来实现缓存。

其他的一些思考?

享元类似单例，这就可能会涉及到线程安全问题？
主要在于看问题的角度，并不冲突。涉及到并发，要考虑线程安全问题。
不通过享元模式，也能达到相同的效果？
设计模式是对特定(某些场景)通用的解决方案，变通也是很重要的。先有问题才有解决方案，而不是先有设计模式才有特定场景。

封面图来源：https://refactoring.guru/design-patterns/flyweight

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原文链接:【http://xie.infoq.cn/article/5ca394925113afc03f5485245】。未经作者许可，禁止转载。

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路漫漫其修远兮 2018-07-04 加入

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1 享元模式(Flyweight Pattern)

1.1 实际业务场景

1.2 代码实现

1.4 单测

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