设计模式之美
王争
前Google工程师,《数据结构与算法之美》专栏作者
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开篇词 (1讲)
开篇词 | 一对一的设计与编码集训,让你告别没有成长的烂代码!
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设计模式学习导读 (3讲)
01 | 为什么说每个程序员都要尽早地学习并掌握设计模式相关知识?
02 | 从哪些维度评判代码质量的好坏?如何具备写出高质量代码的能力?
03 | 面向对象、设计原则、设计模式、编程规范、重构,这五者有何关系?
设计原则与思想:面向对象 (11讲)
04 | 理论一:当谈论面向对象的时候,我们到底在谈论什么?
05 | 理论二:封装、抽象、继承、多态分别可以解决哪些编程问题?
06 | 理论三:面向对象相比面向过程有哪些优势?面向过程真的过时了吗?
07 | 理论四:哪些代码设计看似是面向对象,实际是面向过程的?
08 | 理论五:接口vs抽象类的区别?如何用普通的类模拟抽象类和接口?
09 | 理论六:为什么基于接口而非实现编程?有必要为每个类都定义接口吗?
10 | 理论七:为何说要多用组合少用继承?如何决定该用组合还是继承?
11 | 实战一(上):业务开发常用的基于贫血模型的MVC架构违背OOP吗?
12 | 实战一(下):如何利用基于充血模型的DDD开发一个虚拟钱包系统?
13 | 实战二(上):如何对接口鉴权这样一个功能开发做面向对象分析?
14 | 实战二(下):如何利用面向对象设计和编程开发接口鉴权功能?
设计原则与思想:设计原则 (12讲)
15 | 理论一:对于单一职责原则,如何判定某个类的职责是否够“单一”?
16 | 理论二:如何做到“对扩展开放、修改关闭”?扩展和修改各指什么?
17 | 理论三:里式替换(LSP)跟多态有何区别?哪些代码违背了LSP?
18 | 理论四:接口隔离原则有哪三种应用?原则中的“接口”该如何理解?
19 | 理论五:控制反转、依赖反转、依赖注入,这三者有何区别和联系?
20 | 理论六:我为何说KISS、YAGNI原则看似简单,却经常被用错?
21 | 理论七:重复的代码就一定违背DRY吗?如何提高代码的复用性?
22 | 理论八:如何用迪米特法则(LOD)实现“高内聚、松耦合”?
23 | 实战一(上):针对业务系统的开发,如何做需求分析和设计?
24 | 实战一(下):如何实现一个遵从设计原则的积分兑换系统?
25 | 实战二(上):针对非业务的通用框架开发,如何做需求分析和设计?
26 | 实战二(下):如何实现一个支持各种统计规则的性能计数器?
设计原则与思想:规范与重构 (11讲)
27 | 理论一:什么情况下要重构?到底重构什么?又该如何重构?
28 | 理论二:为了保证重构不出错,有哪些非常能落地的技术手段?
29 | 理论三:什么是代码的可测试性?如何写出可测试性好的代码?
30 | 理论四:如何通过封装、抽象、模块化、中间层等解耦代码?
31 | 理论五:让你最快速地改善代码质量的20条编程规范(上)
32 | 理论五:让你最快速地改善代码质量的20条编程规范(中)
33 | 理论五:让你最快速地改善代码质量的20条编程规范(下)
34 | 实战一(上):通过一段ID生成器代码,学习如何发现代码质量问题
35 | 实战一(下):手把手带你将ID生成器代码从“能用”重构为“好用”
36 | 实战二(上):程序出错该返回啥?NULL、异常、错误码、空对象?
37 | 实战二(下):重构ID生成器项目中各函数的异常处理代码
设计原则与思想:总结课 (3讲)
38 | 总结回顾面向对象、设计原则、编程规范、重构技巧等知识点
39 | 运用学过的设计原则和思想完善之前讲的性能计数器项目(上)
40 | 运用学过的设计原则和思想完善之前讲的性能计数器项目(下)
设计模式与范式:创建型 (7讲)
41 | 单例模式(上):为什么说支持懒加载的双重检测不比饿汉式更优?
42 | 单例模式(中):我为什么不推荐使用单例模式?又有何替代方案?
43 | 单例模式(下):如何设计实现一个集群环境下的分布式单例模式?
44 | 工厂模式(上):我为什么说没事不要随便用工厂模式创建对象?
45 | 工厂模式(下):如何设计实现一个Dependency Injection框架?
46 | 建造者模式:详解构造函数、set方法、建造者模式三种对象创建方式
47 | 原型模式:如何最快速地clone一个HashMap散列表?
设计模式与范式:结构型 (8讲)
48 | 代理模式:代理在RPC、缓存、监控等场景中的应用
49 | 桥接模式:如何实现支持不同类型和渠道的消息推送系统?
50 | 装饰器模式:通过剖析Java IO类库源码学习装饰器模式
51 | 适配器模式:代理、适配器、桥接、装饰,这四个模式有何区别?
52 | 门面模式:如何设计合理的接口粒度以兼顾接口的易用性和通用性?
53 | 组合模式:如何设计实现支持递归遍历的文件系统目录树结构?
54 | 享元模式(上):如何利用享元模式优化文本编辑器的内存占用?
55 | 享元模式(下):剖析享元模式在Java Integer、String中的应用
设计模式与范式:行为型 (6讲)
56 | 观察者模式(上):详解各种应用场景下观察者模式的不同实现方式
57 | 观察者模式(下):如何实现一个异步非阻塞的EventBus框架?
58 | 模板模式(上):剖析模板模式在JDK、Servlet、JUnit等中的应用
59 | 模板模式(下):模板模式与Callback回调函数有何区别和联系?
60 | 策略模式(上):如何避免冗长的if-else/switch分支判断代码?
61 | 策略模式(下):如何实现一个支持给不同大小文件排序的小程序?
不定期加餐 (3讲)
加餐一 | 用一篇文章带你了解专栏中用到的所有Java语法
加餐二 | 设计模式、重构、编程规范等相关书籍推荐
春节特别加餐 | 王争:如何学习《设计模式之美》专栏?
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55 | 享元模式(下):剖析享元模式在Java Integer、String中的应用

王争 2020-03-09
上一节课,我们通过棋牌游戏和文本编辑器这样两个实际的例子,学习了享元模式的原理、实现以及应用场景。用一句话总结一下,享元模式中的“享元”指被共享的单元。享元模式通过复用对象,以达到节省内存的目的。
今天,我再用一节课的时间带你剖析一下,享元模式在 Java Integer、String 中的应用。如果你不熟悉 Java 编程语言,那也不用担心看不懂,因为今天的内容主要还是介绍设计思路,跟语言本身关系不大。
话不多说,让我们正式开始今天的学习吧!

享元模式在 Java Integer 中的应用

我们先来看下面这样一段代码。你可以先思考下,这段代码会输出什么样的结果。
Integer i1 = 56;
Integer i2 = 56;
Integer i3 = 129;
Integer i4 = 129;
System.out.println(i1 == i2);
System.out.println(i3 == i4);
如果不熟悉 Java 语言,你可能会觉得,i1 和 i2 值都是 56,i3 和 i4 值都是 129,i1 跟 i2 值相等,i3 跟 i4 值相等,所以输出结果应该是两个 true。这样的分析是不对的,主要还是因为你对 Java 语法不熟悉。要正确地分析上面的代码,我们需要弄清楚下面两个问题:
如何判定两个 Java 对象是否相等(也就代码中的“==”操作符的含义)?
什么是自动装箱(Autoboxing)和自动拆箱(Unboxing)?
加餐一中,我们讲到,Java 为基本数据类型提供了对应的包装器类型。具体如下所示:
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精选留言(20)

  • Liam
    享元池用weak reference持有享元对象
    2020-03-09
    2
    12
  • Peter Cheng
    课后题。因为整型对象长度固定,且内容固定,可以直接申请一块连续的内存地址,可以加快访问,节省内存?而String类不行。
    2020-03-09
    1
    10
  • 小晏子
    如果IntegerCache不事先指定缓存哪些整形对象,那么每次用到的时候去new一个,这样会稍微影响一些效率,尤其在某些情况下如果常用到-128~127之间的数,可能会不停的new/delete, 不过这个性能问题在大部分时候影响不是很大,所以按照string的设计思路也是可行的,
    按照这个思路设计IntegerCache类的话,如下
    private static class IntegerCache {

        public static final WeakHashMap<Integer, WeakReference<Integer>> cache =
            new WeakHashMap<Integer, WeakReference<Integer>>(); //也可以提前分配容量

        private IntegerCache(){}
    }

    public static Integer valueOf(int i) {
        final WeakReference<Integer> cached = IntegerCache.cache.get(i);
        if (cached != null) {
            final Integer value = cached.get(i);
            if (value != null) {
                return value;
            }
        }
        WeakReference<Integer> val = new WeakReference<Integer>(i);
        IntegerCache.cache.put(i, val);
        return val.get();
    }
    2020-03-09
    2
    8
  • Eden Ma
    突然理解OC中NSString等也用到了享元设计模式.
    2020-03-09
    1
    5
  • webmin
    抛砖引玉实现了一个有限范围的缓存(-128~2048383(127 * 127 * 127))
    public class IntegerCache {
        private static final int bucketSize = 127;
        private static final int level1Max = bucketSize * bucketSize;
        private static final int max = bucketSize * bucketSize * bucketSize;
        private static final WeakHashMap<Integer, WeakHashMap<Integer, WeakHashMap<Integer,WeakReference<Integer>>>> CACHE = new WeakHashMap<>();

        public static Integer intern(int integer) {
            if (integer <= 127) {
                return integer;
            }

            if (integer > max) {
                return integer;
            }

            synchronized (CACHE) {
                Integer l1 = 0;
                int tmp = integer;
                if(integer >= level1Max){
                    l1 = integer / level1Max;
                    integer -= level1Max;
                }
                Integer l2 = integer / bucketSize;
                Integer mod = integer % bucketSize;
                WeakHashMap<Integer, WeakHashMap<Integer,WeakReference<Integer>>> level1 = CACHE.computeIfAbsent(l1, val -> new WeakHashMap<>());
                WeakHashMap<Integer,WeakReference<Integer>> level2 = level1.computeIfAbsent(l2, val -> new WeakHashMap<>());
                WeakReference<Integer> cache = level2.computeIfAbsent(mod, val -> new WeakReference<>(tmp));
                Integer val = cache.get();
                if (val == null) {
                    val = integer;
                    level2.put(mod, new WeakReference<>(val));
                }
                return val;
            }

        }

        public static int integersInCache() {
            synchronized (CACHE) {
                int sum = CACHE.size();
                for (Integer key : CACHE.keySet()) {
                    WeakHashMap<Integer, WeakHashMap<Integer,WeakReference<Integer>>> tmp = CACHE.get(key);
                    sum += tmp.size();
                    for(Integer l2Key : tmp.keySet()) {
                        sum += tmp.get(l2Key).size();
                    }
                }
                return sum;
            }
        }
    }
    2020-03-09
    4
  • 辣么大
    谢谢各位的讨论,今天学到了软引用,弱引用,和WeakHashMap。内存吃紧的时候可以考虑使用WeakHashMap。
    https://www.baeldung.com/java-weakhashmap
    https://www.baeldung.com/java-soft-references
    https://www.baeldung.com/java-weak-reference
    2020-03-11
    3
  • 李小四
    设计模式_55:
    # 作业
    原来还有个WeakHashMap,学习了。

    # 感想
    自己尝试了写了一个,然后分别测试了10,000次、100,000次,1,000,000次创建,value从1-100,100-200,10000-10100,发现不管哪个场景,总是JVM的Integer时间更短,我写的要3倍左右的时间,不禁感叹,Java二十几年了,大部分的优化应该都做了,不要期望自己花20分钟能改出超过JVM的性能。
    2020-03-17
    2
  • 柠檬C
    可以使用weakReference,当没有其他变量引用时,被JVM回收
    2020-03-14
    2
  • 黄林晴
    打卡
    做java 的我第一题竟然做错了
    如果定义为int 就返回ture 了吧😂
    2020-03-09
    2
    2
  • www.xnsms.com小鸟接码
    我勒个擦 ,这好像是我碰到的两道面试题,包装和拆箱这道题简直就是个坑,有踩坑的举个手
    2020-03-10
    1
  • 补充 深入理解java虚拟机 里的两道有意思的题,请思考输出结果:
    自动装箱 拆箱:
     public static void main(String[] args){
            Integer a = 1;
            Integer b = 2;
            Integer c = 3;
            Integer d = 3;
            Integer e = 321;
            Integer f = 321;
            Long g = 3L;
            System.out.println(c==d);
            System.out.println(e==f);
            System.out.println(c==(a+b));
            System.out.println(c.equals(a+b));
            System.out.println(g ==(a+b));
            System.out.println(g.equals(a+b));
        }

    考察知识点:Integer缓存,equals和==
    字符串:
     public static void main(String[] args) {
            String str1 = new StringBuilder("计算机").append("软件").toString();
            System.out.println(str1==str1.intern());
            String str2 = new StringBuilder("ja").append("va").toString();
            System.out.println(str2==str2.intern());
        }
    考察知识点:1.intern的作用;2.玩
    2020-03-09
    1
    1
  • Jackey
    这节的例子可以拿来做笔试的题目😃
    2020-03-09
    1
  • 每天晒白牙
    新的一周开始了,坚持跟下去
    2020-03-09
    1
  • L🚲🐱
    打卡, 学习了, integer 和 string 的题都答对了, 不过, 具体的原理还是看了源码才知道的😂
    2020-03-16
  • Michael
    get了
    2020-03-16
  • Heaven
    Java的String内部维持的常量池是放在了我们的永久代空间,现在来说也可能被称为元空间的地方,是方法区的一部分,我们所以现在所熟知HotVM也对其拥有的合理的垃圾回收,我们没法像String那样在永久代空间当中开辟一片内存地址的话,我们就只能考虑使用JVM当中的弱引用去实现它,利用弱引用然后在valueOf(()函数当中将其添加到我们的对象池中,并且提供一个intern()函数来让用户手动的讲这个int对象塞进我们的常量池
    2020-03-12
  • 守拙
    总结:

    1. 享元模式在JDK Integer等包装类型中有作为缓存使用(在String类中也有使用), 在类被ClassLoader加载时即初始化常用的值.

    2. 除非经过验证使用享元模式作为缓存能提升效率, 否则应慎用享元模式, 避免过度设计.
    2020-03-10
  • Vicent🍀
    突然想到一个问题,池技术有没有类似享元设计模式的存在,公用对象,不过会增加一些使用限制
    2020-03-10
  • webmin
    //调用例子
    public class FlyweightExample {
        public static void main(String[] args) {
            Integer i = IntegerCache.intern(16129);
            System.out.println("16129:" + i);

            i = IntegerCache.intern(1612);
            System.out.println("1612:" + i);

            i = IntegerCache.intern(161);
            System.out.println("161:" + i);

            i = IntegerCache.intern(127);
            System.out.println("127:" + i);

            i = IntegerCache.intern(100);
            System.out.println("100:" + i);

            i = IntegerCache.intern(16129);
            System.out.println("16129:" + i);

            i = IntegerCache.intern(1612);
            System.out.println("1612:" + i);

            i = IntegerCache.intern(161);
            System.out.println("161:" + i);

            i = IntegerCache.intern(2048383);
            System.out.println("2048383:" + i);

            i = IntegerCache.intern(16130);
            System.out.println("16130:" + i);

            i = IntegerCache.intern(2048383);
            System.out.println("2048383:" + i);

            i = IntegerCache.intern(16130);
            System.out.println("16130:" + i);

            System.out.println("Integer objects in cache: " + IntegerCache.integersInCache());
        }
    }
    2020-03-09
  • Frank
    打卡 今天学习享元模式(下),收获进一步加深了对String类的字符串常量池的理解。在jdk中Integer和String都使用了享元模式来存储享元对象。
    Integer类会存储-128~127之间的数字对应的包装类型对象,这些对象的创建时在类初始化阶段就创建好的。String类在运行时使用JVM提供的一块称之为“字符串常量池”的区域中来存储首次使用到的字符串常量,当后面再次使用到该常量时,直接去字符串常量池中取出引用使用即可。由于使用工厂来来存储享元对象,使得享元对象在JVM的根搜索算法中GC Roots可达,因此垃圾回收效果不友好。
    课堂讨论题中的“并且能够做到在某个对象没有任何代码使用的时候,能被 JVM 垃圾回收机制回收掉” 对垃圾回收机制理解不深,不知道有啥好办法。
    2020-03-09
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