Hướng dẫn Java Design Pattern – Flyweight

Trong một số tình huống trong lớn mạnh PM, tất cả chúng ta có thể cải tổ năng suất của vận dụng với việc sử dụng Cache. Hãy tưởng tượng rất là nhiều đối tượng được tạo nên & hoang phí bộ nhớ lưu trữ. Mô hình Flyweight được tạo nên để tránh vấn đề này & tối ưu hóa năng suất.

Flyweight Pattern là gì?

Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.

Flyweight Pattern là một trong những Pattern thuộc nhóm cấu tạo (Structural Pattern). Nó cho phép tái sử dụng đối tượng tương đương đã tồn tại bằng cách lưu trữ chúng hoặc tạo đối tượng mới khi không tìm ra đối tượng thích hợp.

Flyweight Pattern được sử dụng khi tất cả chúng ta cần tạo một sll các đối tượng của 1 lớp nào đó. Do mỗi đối tượng đều đòi hỏi chiếm giữ một khoảng trống gian bộ nhớ lưu trữ, nên với một sll đối tượng được tạo nên có thể gây nên vấn đề cực kỳ nghiêm trọng đặc biệt so với các thiết bị có dung tích nhớ thấp. Flyweight Pattern có thể được vận dụng để giảm tải cho bộ nhớ lưu trữ thông qua cách chia sẻ các đối tượng. Chính vì như thế performance của hệ thống được tối ưu.

Flyweight object là immutable, nghĩa là chẳng thể biến đổi khi nó đã được khởi tạo.

Hai hiện trạng của Flyweight Object

Hiện trạng của flyweight object là một phần trọng yếu trong việc kiến trúc Flyweight Pattern. Mục tiêu chính của Flyweight Pattern là giảm bộ nhớ lưu trữ bằng cách chia sẽ các đối tượng. Điều này có thể đạt được bằng cách tách các tính chất của đối tượng thành hai hiện trạng: độc lập & lệ thuộc. Hay có cách gọi khác là Intrinsic (hiện trạng nội tại) & Extrinsic (hiện trạng bên ngoài).

  • Intrinsic State (hiện trạng nội tại) : Hiện trạng này chứa dữ liệu chẳng thể biến đổi (unchangeable) & không lệ thuộc (independent) vào ngữ cảnh (context) của đối tượng Flyweight . Những dữ liệu đó có thể được lưu trữ trọn đời bên trong đối tượng Flyweight. Chính vì như thế mà Flyweight object có thể chia sẻ. Dữ liệu nội tại là phi hiện trạng (stateless) & thường không bao giờ thay đổi (unchanged). Chức năng này cho phép khả năng cải tiến các tính chất đối tượng Flyweight giữa các đối tượng tương đương khác. Điều trọng yếu cần Note là các đối tượng Flyweight chỉ nên nhận hiện trạng bên trong của chúng thông qua các tham số của hàm tạo & không phân phối các mẹo setter hay các biến public.
  • Extrinsic State (hiện trạng bên ngoài) : Hiện trạng bên ngoài trổ tài thuộc tính lệ thuộc ngữ cảnh của đối tượng flyweight. Hiện trạng này chứa các tính chất & dữ liệu được vận dụng hoặc được tính toán trong thời gian thực thi (runtime). Vì thế, những dữ liệu đó không được lưu trữ trong bộ nhớ lưu trữ. Vì hiện trạng bên ngoài là lệ thuộc ngữ cảnh & có thể biến đổi nên các đối tượng đó chẳng thể được chia sẻ. Vì thế, client chịu bổ phận truyền dữ liệu liên quan đến hiện trạng bên ngoài cho đối tượng flyweight khi thiết yếu, có thể thông qua các tham số (argument).
Xem Thêm  Cách tạo kiểu bảng bằng CSS - css tạo kiểu bảng

Tóm lại, tốt đặc biệt là cân nhắc cách mỗi dữ liệu hoạt động bên trong đối tượng khi tạo đối tượng flyweight. Nghĩa là thành phần nào không được biến đổi, cần lưu trữ, thành phần nào không được biến đổi, không cần lưu trữ. Điều này giúp cho tất cả chúng ta tiết kiệm được bộ nhớ lưu trữ & thực thi được hiệu quả.

Setup Flyweight Pattern như vậy nào?

Các thành phần trong mẫu kiến trúc Flyweight:

  • Flyweight : là một interface/ abstract class, khái niệm các các thành phần của một đối tượng.
  • ConcreteFlyweight : triển khai các mẹo đã được khái niệm trong Flyweight. Việc triển khai này phải thực hiện các khả năng của hiện trạng nội tại. Này là dữ liệu phải chẳng thể biến đổi (unchangeable) & có thể chia sẻ (shareable). Các đối tượng là phi hiện trạng (stateless) trong triển khai này. Chính vì như thế, đối tượng ConcreteFlyweight giống nhau có thể được sử dụng trong các ngữ cảnh khác nhau.
  • UnsharedFlyweight : mặc dầu mẫu kiến trúc Flyweight cho phép chia sẻ thông tin, nhưng có thể tạo nên các trổ tài không được chia sẻ (not shared). Trong những trường hợp này, thông tin của các đối tượng có thể là stateful.
  • FlyweightFactory (Cache): lớp này có thể là một Factory Pattern được sử dụng để giữ tham chiếu đến đối tượng Flyweight đã được tạo nên. Nó phân phối một mẹo để truy cập đối tượng Flyweight được chia sẽ. FlyweightFactory bao gồm một Pool (có thể là HashMap, không cho phép bên ngoài truy cập vào) để lưu trữ đối tượng Flyweight trong bộ nhớ lưu trữ. Nó sẽ trả về đối tượng Flyweight đã tồn tại khi được yêu cầu từ Client hoặc tạo mới nếu như không tồn tại.
  • Client : sử dụng FlyweightFactory để khởi tạo đối tượng Flyweight.
Xem Thêm  JavaScript animations - javascript ceil

Chẳng hạn:

Một vận dụng game bao gồm rất là nhiều Solider (lính), được chia thành các loại: Yuri, Spy, Bác sĩ, … Mỗi Solider sẽ có id & cấp độ khác nhau. Thời gian để tạo một loại Solider là 3 giây.

Chương trình tất cả chúng ta được thiết lập với Flyweigth Pattern như sau:

  • ISoldier : đóng vai trò là một Flyweight. Khái niệm mẹo promote với tham số là context, giá trị tham số này được quyết định bởi Client.
  • Context : đóng vai trò là Extrinsic State. Tùy thuộc vào ngữ cảnh khác nhau sẽ có giá trị khác nhau.
  • Soldier : đóng vai trò là ConcreteFlyweight. Triển khai các mẹo đã được khái niệm trong Flyweight. Nó có một giá trị name (ứng với loại lính – Intrinsic State) không bao giờ thay đổi, có thể chia sẻ được.
  • SoldierFactory : đóng vai trò là FlyweightFactory. Nó giữ một private Map để giữ lại các loại soldier đã được tạo. Một mẹo createSoldier() để tạo soldier ứng với tên loại được truyền vào. Một mẹo getTotalOfSoldiers() để kiểm soát số lượng các loại soldier đã tạo.
  • GameApp : đóng vai trò là Client. Sử dụng SoldierFactory để tạo các Soldier.

ISoldier.java


package com.gpcoder.patterns.structural.flyweight;

/**
 * Flyweight
 */
public interface ISoldier {

	void promote(Context context);

}

Context.java


package com.gpcoder.patterns.structural.flyweight;

/**
 * Extrinsic State
 */
public class Context {

	private String id;
	private int star;

	public Context(String id, int star) {
		this.id = id;
		this.star = star;
	}

	public String getId() {
		return this.id;
	}

	public int getStar() {
		return this.star;
	}
}

Soldier.java


package com.gpcoder.patterns.structural.flyweight;

/**
 * Concrete Flyweight
 */
public class Soldier implements ISoldier {

	private final String name; // Intrinsic State

	public Soldier(String name) {
		this.name = name;
		System.out.println("Soldier is created! - " + name);
	}

	@Override
	public void promote(Context context) {
		System.out.println(name + " " + context.getId() + " promoted " + context.getStar());
	}
}

SoldierFactory.java


package com.gpcoder.patterns.structural.flyweight;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * FlyweightFactory
 */
public class SoldierFactory {

	private static final Mapvàlt;String, ISoldiervàgt; soldiers = new HashMapvàlt;>();

	private SoldierFactory() {
		throw new IllegalStateException();
	}

	public static synchronized ISoldier createSoldier(String name) {
		ISoldier soldier = soldiers.get(name);
		if (soldier == null) {
			waitingForCreateASoldier();
			soldier = new Soldier(name);
			soldiers.put(name, soldier);
		}
		return soldier;
	}

	public static synchronized int getTotalOfSoldiers() {
		return soldiers.size();
	}

	private static void waitingForCreateASoldier() {
		try {
			Thread.sleep(3000);
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

GameApp.java


package com.gpcoder.patterns.structural.flyweight;

import java.time.Duration;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Menu;

/**
 * Client
 */
public class GameApp {

	private static Menuvàlt;ISoldiervàgt; soldiers = new ArrayListvàlt;>();

	public static void main(String[] args) {
		long startTime = System.currentTimeMillis();
		createSoldier(5, "Yuri", 1);
		createSoldier(5, "Spy", 1);
		createSoldier(3, "Spy", 3);
		createSoldier(2, "Yuri", 2);
		long endTime = System.currentTimeMillis();
		System.out.println("---");
		System.out.println("Total soldiers made : " + soldiers.size());
		System.out.println("Total time worked : " + Duration.ofMillis(endTime - startTime).getSeconds() + " seconds");
		System.out.println("Total type of soldiers made : " + SoldierFactory.getTotalOfSoldiers());
	}

	private static void createSoldier(int numberOfSoldier, String soldierName, int numberOfStar) {
		for (int ι = 1; ι <= numberOfSoldier; ι++) {
			Context star = new Context("Soldier" + (soldiers.size() + 1), numberOfStar);
			ISoldier soldier = SoldierFactory.createSoldier(soldierName);
			soldier.promote(star);
			soldiers.add(soldier);
		}
	}
}

Output của chương trình trên như sau:


Soldier is created! - Yuri
Yuri Soldier1 promoted 1
Yuri Soldier2 promoted 1
Yuri Soldier3 promoted 1
Yuri Soldier4 promoted 1
Yuri Soldier5 promoted 1
Soldier is created! - Spy
Spy Soldier6 promoted 1
Spy Soldier7 promoted 1
Spy Soldier8 promoted 1
Spy Soldier9 promoted 1
Spy Soldier10 promoted 1
Spy Soldier11 promoted 3
Spy Soldier12 promoted 3
Spy Soldier13 promoted 3
Yuri Soldier14 promoted 2
Yuri Soldier15 promoted 2
---
Total soldiers made : 15
Total time worked : 6 seconds
Total type of soldiers made : 2

Như bạn thấy, tất cả chúng ta đã hình thành 15 soldier chỉ với 6 giây (do chỉ tạo 2 lần ứng với 2 loại Yuri & Spy, mỗi loại mất 3 giây). Nếu như không sử dụng Flyweight mà tạo từng soldier riêng rẽ, tất cả chúng ta sẽ mất đến 45 giây (do mỗi soldier mất 3 giây & có toàn bộ 15 soldier).

Xem Thêm  How to write unit tests in JavaScript with Jest - isinteger javascript

Lợi nhuận của Flyweight Pattern là gì?

  • Giảm số lượng đối tượng được tạo nên bằng cách chia sẻ đối tượng. Chính vì như thế, tiết kiệm bộ nhớ lưu trữ & các thiết bị lưu trữ thiết yếu.
  • Cãi thiện khả năng cache dữ liệu vì thời gian thỏa mãn nhanh.
  • Tăng performance.

Sử dụng Flyweight Pattern bao giờ?

  • Khi có một số lớn các đối tượng được vận dụng tạo nên một cách lặp đi lặp lại.
  • Khi việc tạo nên đối tượng đòi hỏi nhiều bộ nhớ lưu trữ & thời gian.
  • Khi mong muốn tái sử dụng đối tượng đã tồn tại thay vì phải tốn thời gian để tạo mới.
  • Khi nhóm đối tượng chứa nhiều đối tượng tương đương & hai đối tượng trong nhóm không khác nhau nhiều.

Ebook xem qua:

  • https://refactoring.guru/design-patterns/flyweight
  • https://sourcemaking.com/design_patterns/flyweight
  • https://www.tutorialspoint.com/design_pattern/flyweight_pattern.htm
  • Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented PM – GOF

4.9

Nếu bạn thấy hay thì hãy chia sẻ nội dung cho mọi người nhé!

Shares

Comment

phản hồi

Viết một bình luận