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享元模式
简介
定义 英文名称:Flyweight pattern. 当需要重用数量有限的同一类对象时
享元模式是一种结构型的设计模式。它的主要目的是通过共享对象来减少系统种对象的数量,其本质就是缓存共享对象,降低内存消耗。
享元模式将需要重复使用的对象分为两个部分:内部状态和外部状态。
内部状态是不会变化的,可以被多个对象共享,而外部状态会随着对象的使用而改变。比如,连接池中的连接对象,保存在连接对象中的用户名、密码、连接URL等信息,在创建对象的时候就设置好了,不会随环境的改变而改变,这些为内部状态。而当每个连接要被回收利用时,我们需要将它标记为可用状态,这些为外部状态。
体现
包装类
在JDK中 Boolean,Byte,Short,Integer,Long,Character 等包装类提供了 valueOf 方法,例如 Long 的valueOf 会缓存 -128~127 之间的 Long 对象,在这个范围之间会重用对象,大于这个范围,才会新建 Long 对象:
public static Long valueOf(long l) {final int offset = 128;if (l >= -128 && l <= 127) { // will cachereturn LongCache.cache[(int)l + offset];}return new Long(l);
}
注意:
- Byte,Short,Long缓存的范围都是-128~127
- Character 缓存的范围是 0~127
- Integer的默认值是-128~127
- 最小值不能变
- 但最大值可以通过调整虚拟机参数
- -Djava.lang.Integer.IntegerCache.high 来改变
- Boolean缓存了TRUE 和 FALSE
String 串池
String类是final修饰的,以字面量的形式创建String变量时,JVM会在编译期间就把该字面量“hello”放到字符串常量池中,由Java程序启动的时候就已经加载到内存中了。这个字符串常量池的特点就是有且只有一份相同的字面量,如果有其它相同的字面量,JVM则返回这个字面量的引用,如果没有相同的字面量,则在字符串常量池创建这个字面量并返回它的引用。
BigDecimal BigInteger
注意之前的BigDecimal是线程安全的为什么之前还要使用AtomicReference呢,因为
之前虽然他是安全的,但是那个是三条指令,每条指令的原子性不能保证三条指令的原子性,所以加入Atomic来CAS操作‘
DIY
例如:一个线上商城应用,QPS 达到数千,如果每次都重新创建和关闭数据库连接,性能会受到极大影响。 这时预先创建好一批连接,放入连接池。一次请求到达后,从连接池获取连接,使用完毕后再还回连接池,这样既节约了连接的创建和关闭时间,也实现了连接的重用,不至于让庞大的连接数压垮数据库。
class Pool {// 1. 连接池大小private final int poolSize;// 2. 连接对象数组private Connection[] connections;// 3. 连接状态数组 0 表示空闲, 1 表示繁忙private AtomicIntegerArray states;// 4. 构造方法初始化public Pool(int poolSize) {this.poolSize = poolSize;this.connections = new Connection[poolSize];this.states = new AtomicIntegerArray(new int[poolSize]);for (int i = 0; i < poolSize; i++) {connections[i] = new MockConnection("连接" + (i+1));}}// 5. 借连接public Connection borrow() {while(true) {for (int i = 0; i < poolSize; i++) {// 获取空闲连接if(states.get(i) == 0) {if (states.compareAndSet(i, 0, 1)) {log.debug("borrow {}", connections[i]);return connections[i];}}}// 如果没有空闲连接,当前线程进入等待synchronized (this) {try {log.debug("wait...");this.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}// 6. 归还连接public void free(Connection conn) {for (int i = 0; i < poolSize; i++) {if (connections[i] == conn) {states.set(i, 0);synchronized (this) {log.debug("free {}", conn);this.notifyAll();}break;}}}
}
class MockConnection implements Connection {// 实现略
}
使用连接池
Pool pool = new Pool(2);
for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() -> {Connection conn = pool.borrow();try {Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}pool.free(conn);}).start();
}
以上实现没有考虑:连接的动态增长与收缩连接保活(可用性检测)等待超时处理分布式 hash对于关系型数据库,有比较成熟的连接池实现,例如c3p0, druid等 对于更通用的对象池,可以考虑使用apachecommons pool,例如redis连接池可以参考jedis中关于连接池的实现
Final原理
public class TestFinal { final int a = 20;
}
字节码
0: aload_0
1: invokespecial #1 // Method java/lang/Object."<init>":()V
4: aload_0
5: bipush 20
7: putfield #2 // Field a:I<-- 写屏障
10: return
发现 final 变量的赋值也会通过 putfield 指令来完成,同样在这条指令之后也会加入写屏障,保证在其它线程读到它的值时不会出现为 0 的情况
无状态
在web阶段学习时,设计Servlet时为了保证线程安全,都会有这样的建议,不要为Servlet设置成员变量,这种没有成员变量的类是线程安全的。
因为成员变量保存的数据也可以称为状态信息。因此没有成员变量就称为无状态、