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享元设计模式：通过共享实例优化性能

1. 享元设计模式概述

享元设计模式（Flyweight Pattern）是一种优化软件性能的设计模式，其核心思想是通过共享实例来避免频繁创建实例，从而减少内存占用和时间开销。

在这个模式中，主要涉及两个角色：共享实例和负责获取或创建这些共享实例的工厂。这种设计模式特别适用于那些需要频繁创建和销毁实例，但又不希望每个实例独立存在的场景。

一个典型的例子是字符串常量池（String Pool）。当我们需要创建字符串常量时，首先会检查常量池中是否已经存在该字符串。如果存在，就直接使用；如果不存在，就创建一个并将其存储在常量池中。需要注意的是，字符串常量池中的实例通常是不可变的，一旦被修改，会导致共享使用时的逻辑错误。

2. 享元设计模式在 FastDateFormat 类中的应用

FastDateFormat 是 Apache Commons Lang 工具包（org.apache.commons.lang3.time）中的一个类，主要用于日期格式化。它同时扮演工厂角色和共享实例的角色。

FastDateFormat 类内部维护了一个并发缓存（ConcurrentMap）的池（cInstanceCache），其键是由日期格式、时区和地区组成的多部分键，值是 FastDateFormat 实例。每次调用 getInstance 方法时，会根据提供的参数生成唯一的键，用于从缓存中获取或创建共享实例。

getInstance 方法实现

public F getInstance(final String pattern, TimeZone timeZone, Locale locale) {
    Validate.notNull(pattern, "pattern must not be null");
    if (timeZone == null) {
        timeZone = TimeZone.getDefault();
    }
    if (locale == null) {
        locale = Locale.getDefault();
    }
    final MultipartKey key = new MultipartKey(pattern, timeZone, locale);
    final F format = cInstanceCache.get(key);
    if (format == null) {
        final F previousValue = cInstanceCache.putIfAbsent(key, format);
        if (previousValue != null) {
            format = previousValue;
        }
    }
    return format;
}

池的实现

FastDateFormat 类的池由以下代码实现：

private final ConcurrentMap
   
     cInstanceCache = new ConcurrentHashMap<>(7);
   

MultipartKey 类

MultipartKey 类用于生成唯一的键，键由日期格式、时区和地区组成。它的 equals 和 hashCode 方法确保了键的唯一性和比较的准确性。

private static class MultipartKey {
    private final Object[] keys;
    private int hashCode;
    MultipartKey(final Object... keys) {
        this.keys = keys;
    }
    @Override
    public boolean equals(final Object obj) {
        return Arrays.equals(keys, ((MultipartKey)obj).keys);
    }
    @Override
    public int hashCode() {
        if (hashCode == 0) {
            int rc = 0;
            for (final Object key : keys) {
                if (key != null) {
                    rc = rc * 7 + key.hashCode();
                }
            }
            hashCode = rc;
        }
        return hashCode;
    }
}

3. 参考文献

• 《图解设计模式》