?? flyweightpattern.htm
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<title>Flyweight 模式</title>
</head>
<body>
<h3><a href="http://caterpillar.onlyfun.net/GossipCN/index.html">From
Gossip@caterpillar</a></h3>
<h1><a href="CppGossip.html">Design Pattern: Flyweight 模式</a></h1>
在 <a href="GoF.htm">Gof 的書</a>中指出，Flyweight的目的在于運用共享技術，使得一些細粒度的物件可以共享。<br>
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Flyweight在牛津字典中的解釋是"boxer of the lightest class"。意思是特輕量級拳擊手？其實應該是取"the
lightest
class"這部份的解釋，一個特輕量級類別，這個類別所產生的物件可以共用在每一個場合（context），并依場合資訊表現物件外觀。<br>
<br>
在書中所舉出的例子是文檔編輯器中的字元物件，若每個字元物件會包括字元、大小、字型等等不同的資訊，想想一篇文章中可能出現多少字元，如果我們為每一個
字元都使用一個物件來完整描述有關于它的訊息，那么一篇文字中將會耗用多少的記憶體？！字元本身應可以共享，而大小、字型等等不同的資訊再分別設定。<br>
<br>
考慮數量多且性質相近的物件時，將該物件的資訊分為兩個部份：內部狀態（intrinsic）與外部狀態（extrinsic）。以上例來說，字元屬于內部狀態，而大小、字型等等不同的資訊屬于外部狀態。<br>
<br>
更詳細一些來說明，內部狀態是物件可共享的訊息部份，例如在繪制一個英文字串時，重覆的字元部份為內部狀態，像是 "ABC is
BAC"，其中A、B、C的字元資訊部份不必直接儲存于字元物件中，它是屬于可以共享的部份，可以將這些可以重復使用的字元儲存在Flyweight
Pool中。<br>
<br>
外部狀態是物件依賴的一個場景（context），例如繪制字元時的字型資訊、位置資訊等等，繪制一個字元時，先從Flyweight Pool中找出共享的Flyweight，然后從場景中查找對應的繪制資訊（字型、大小、位置等）。<br>
<br>
其實任何學過Java的人就一定使用過Java中運用Flyweight模式的好處，要知道，如果您在程式中使用下面的方式來宣告，則實際上是指向同一個字串物件：<br>
<div style="margin-left: 40px;"><span style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">String str1 = "flyweight";</span><br style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">
<span style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">String str2 = "flyweight"; </span><br style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">
<span style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">System.out.println(str1 == str2);</span><br>
</div>
<br>
程式的執行結果會顯示True，在Java中，會維護一個String Pool，對于一些可以共享的字串物件，會先在String
Pool中查找是否存在相同的String內容（字元相同），如果有就直接傳回，而不是直接創造一個新的String物件，以減少記憶體的耗用。<br>
<br>
再來個一看例子，String的intern()方法，我們來看看它的API說明的節錄：<br>
<div style="margin-left: 40px;"><span style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">Returns a canonical representation for the string object.</span><br style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">
<br style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">
<span style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">A pool of strings, initially empty, is maintained privately by the class String.</span><br style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">
<br style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">
<span style="font-weight: bold; font-family: Courier New,Courier,monospace;">When
the intern method is invoked, if the pool already contains a string
equal to this String object as determined by the equals(Object) method,
then the string from the pool is returned. Otherwise, this String
object is added to the pool and a reference to this String object is
returned.</span><br>
</div>
<br>
這段話其實已說明了Flyweight模式的運作方式，用個實例來說明會更清楚：<br>
<ul>
<li>Main.java</li>
</ul>
<pre>public class Main { <br> public static void main(String[] args) { <br> String str1 = "fly"; <br> String str2 = "weight"; <br> String str3 = "flyweight"; <br> String str4; <br><br> str4 = str1 + str2; <br> System.out.println(str3 == str4); <br><br> str4 = (str1 + str2).intern(); <br> System.out.println(str3 == str4); <br> } <br>}</pre>
<br>
在程式中第一次比較str3與str4物件是否為同一物件時，您知道結果會是false，而intern()方法會先檢查 String
Pool中是否存在字元部份相同的字串物件，如果有的話就傳回，由于程式中之前已經有"flyweight"字串物件，intern()在String
Pool中發現了它，所以直接傳回，這時再進行比較，str3與str4所指向的其實是同一物件，所以結果會是true。<br>
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Flyweight模式在傳回物件時，所使用的是工廠模式，使用者并不會知道物件被創造的細節，下圖是Flyweight模式的結構圖： <br>
<div style="text-align: center;"><img style="width: 450px; height: 265px;" alt="Flyweight" title="Flyweight" src="images/flyweight-1.jpg"><br>
</div>
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之前舉的例子是針對物件的內部狀態所作的說明，那么字型資訊等外部的設定呢？一兩個簡單的外部資訊設定可以直接寫死（hard code）在程式中，例如簡單的使用介面字型設定。<br>
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但如果是文書處理器呢？使用者設定字型、大小等資訊會是動態的呢？Gof書中將字型資訊作為是繪制字元的外部狀態，使用一個Context
物件來維護外部狀態資料庫，每次要繪制字元物件時，這個Context物件會被作為參數傳遞給字元物件，字元物件透過查找Context中的資料來獲得字
型資訊，從而進行正確的場景繪制。<br>
<br>
外部狀態維護與內部狀態之間的對應關系，在查找時，Gof書中所使用的是BTree?結構，由于查找必須花費時間，所以這也指出了使用Flyweight
模式所必須付出的代價：以時間換取空間。如何設計外部狀態的資料結構，以使得查找時間縮短，這是另一個重要的課題（不過就不是這篇文章要討論的課題了）。<br>
<br>
補充：關于字元（內部狀態）及字型、大小（外部狀態）之間的對應問題通常不太需要程式設計人員的關心，因為通常可以找的到一些現成的圖型介面API，它們都設計好一些相關元件，直接使用就可以了。<br>
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</body>
</html>
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