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db423ff · Aug 6, 2019

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flyweight.md

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设计模式 -- 享元模式

定义

使用共享对象可有效的支持大量的细粒度对象。

使用场景

  • 系统中存在大量的相似对象
  • 对象没有特定的身份,状态都较接近
  • 需要缓冲池的场景

UML 类图

由上图,享元模式 主要包含这三种角色:

  • Flyweight是抽象享元角色。它是产品的抽象类,同时定义出对象的外部状态和内部状态(外部状态及内部状态相关内容见后方)的接口或实现;
  • ConcreteFlyweight是具体享元角色,是具体的产品类,实现抽象角色定义的业务;
  • UnsharedConcreteFlyweight是不可共享的享元角色,一般不会出现在享元工厂中;
  • FlyweightFactory是享元工厂,它用于构造一个池容器,同时提供从池中获得对象的方法。

优缺点

  • 优点:
    • 大大减少了对象的创建,降低了程序内存的占用,提高效率。
  • 缺点:
    • 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。

Android 源码中的享元模式的实现

Handler 中 Message

在Android中时常会用Handler来实现线程间通信,如在子线程中进行网络请求,然后发送一个Message通知主线程进行UI刷新。其中Message消息池正是享元模式思想的体现。

创建Message对象有两种方式,一种是new出新对象,一种是Message.obtain()获取对象,后者则是官方推荐的方式。

    public static final Object sPoolSync = new Object();
    private static Message sPool;
    private static int sPoolSize = 0;
    // sometimes we store linked lists of these things
    Message next;
    /**
     * Return a new Message instance from the global pool. Allows us to
     * avoid allocating new objects in many cases.
     */
    public static Message obtain() {
        synchronized (sPoolSync) {
            if (sPool != null) {
                Message m = sPool;
                sPool = m.next;
                m.next = null;
                m.flags = 0; // clear in-use flag
                sPoolSize--;
                return m;
            }
        }
        return new Message();
    }

sPool和next都是Message对象,sPool作为链表(消息池)头指针,next指向下一个可用的Message,最后一个可用的Message的next则指向null。 接下来看看Message是如何进行存入的。当创建Message的时候不会被存入消息池,而是在使用完回收时(这个回收不是指虚拟机回收对象)被存入。

    public void recycle() {
        if (isInUse()) {
            if (gCheckRecycle) {
                throw new IllegalStateException("This message cannot be recycled because it "
                        + "is still in use.");
            }
            return;
        }
        recycleUnchecked();
    }

    /**
     * Recycles a Message that may be in-use.
     * Used internally by the MessageQueue and Looper when disposing of queued Messages.
     */
    void recycleUnchecked() {
        // Mark the message as in use while it remains in the recycled object pool.
        // Clear out all other details.
        flags = FLAG_IN_USE;
        what = 0;
        arg1 = 0;
        arg2 = 0;
        obj = null;
        replyTo = null;
        sendingUid = -1;
        when = 0;
        target = null;
        callback = null;
        data = null;

        synchronized (sPoolSync) {
            if (sPoolSize < MAX_POOL_SIZE) {
                next = sPool;
                sPool = this;
                sPoolSize++;
            }
        }
    }

recycle方法将Message对象回收到消息池(链表),先判断该消息是否还在使用,如果还在使用则抛出异常,否则调用recycleUnchecked方法处理该消息。recycleUnchecked方法先清空和重置Message对象的字段,接着如果当前消息池大小小于MAX_POOL_SIZE(值为50),则将自身的next指向当前消息池头部(如果有,没则指向null),然后将sPool指向自身,即链表中的头插法。

总结:

Message通过在内部构建一个链表来维护一个被回收的Message对象的消息池,当用户调用obtain方法时会优先从池中取,如果池中没有可复用的对象才会创建新的Message对象。这些新创建的对象会在被使用完之后被回收到这个大小为50的对象池。对象池的对象复用可以避免内存占用高、频繁GC等问题。