Приспособленец - паттерн, структурирующий объекты таким образом, что из них инстанцируется всего лишь ограниченный необходимый набор экземпляров вместо всего большого множества. codelab.ru codelab.ru источник оригинал

Паттерн приспособленец предлагает одно из решений данной проблемы, вполне уже известное в истории ПО, но в несколько другом исполнении – речь идет о пуле объектов.
Здесь подход пула предлагается применять следующим образом: у объектов этого огромного множества выделяется фиксированное число их состояний, которые они принимают в процессе своей деятельности, на каждое такое состояние создается по специальному объекту и далее в процессе функционирования в программе инстанцируется и фигурирует только это ограниченное количество экземпляров; когда нужен снова подобный объект, клиент выбирает из этого списка подходящий, создает на него ссылку, и когда наступает черед чтобы этот объект выполнил свои собственные задачи – клиент передает ему все другие необходимые для работы данные и запускает эти его общие разделяемые другими клиентами методы.

оригинал источник codelab.ru codelab.ru

У такого дизайна есть один недостаток - стоимость. Даже в документе скромных размеров было бы несколько сотен тысяч объектов-символов, а это привело бы к расходованию огромного объема памяти и неприемлемым затратам во время выполнения. Паттерн приспособленец показывает, как разделять очень мелкие объекты без недопустимо высоких издержек. codelab.ru оригинал источник codelab.ru

codelab.ru источник codelab.ru оригинал

codelab.ru codelab.ru оригинал источник

codelab.ru источник оригинал codelab.ru

1. В приложении используется большое число объектов и из-за этого накладные расходы на хранение высоки. codelab.ru codelab.ru оригинал источник
2. Большую часть состояния объектов можно вынести вовне (в ответственность клиентов, которые создают и используют эти объекты). codelab.ru codelab.ru источник оригинал
3. Многие группы объектов можно заменить относительно небольшим количеством разделяемых объектов, поскольку внешнее состояние вынесено. codelab.ru codelab.ru источник оригинал
4. Приложение не зависит от идентичности объекта. Поскольку объекты-приспособленцы могут разделяться, то проверка на идентичность возвратит истину для «концептуально» различных объектов (внутреннее состояние объектов же не меняется). Ключевой момент в том, что когда эти объекты запускают свои функции, то с учетом переданной от клиента информации (внешнего состояния) – результат выполнения получения совсем не идентичен другим. оригинал источник codelab.ru codelab.ru

Решение

источник codelab.ru оригинал codelab.ru

источник оригинал codelab.ru codelab.ru

codelab.ru codelab.ru оригинал источник

Участники паттерна Приспособленец (Flyweight)

codelab.ru оригинал codelab.ru источник

1. Flyweight (Glyph) – приспособленец.
   Объявляет интерфейс, с помощью которого приспособленцы могут получать внешнее состояние или как-то воздействовать на него. codelab.ru оригинал codelab.ru источник
2. ConcreteFlyweight (Character) - конкретный приспособленец.
   Реализует интерфейс класса Flyweight и добавляет при необходимости внутреннее состояние. Объект класса ConcreteFlyweight должен быть разделяемым. Любое сохраняемое им состояние должно быть внутренним, то есть не зависящим от контекста. источник codelab.ru codelab.ru оригинал
3. UnsharedConcreteFlyweight (Row, Column) - неразделяемый конкретный приспособленец.
   Не все подклассы Flyweight обязательно должны быть разделяемыми. Интерфейс Flyweight допускает разделение, но не навязывает его. Часто у объектов UnsharedConcreteFlyweight на некотором уровне структуры приспособленца есть потомки в виде объектов класса ConcreteFlyweight, как, например, у объектов классов Row и Column. codelab.ru оригинал источник codelab.ru
4. FlyweightFactory - фабрика приспособленцев.
   Создает объекты-приспособленцы и управляет ими.
   Обеспечивает должное разделение приспособленцев. Когда клиент запрашивает приспособленца, объект FlyweightFactory предоставляет существующий экземпляр или создает новый, если готового еще нет. оригинал codelab.ru источник codelab.ru
5. Client – клиент.
   Хранит ссылки на одного или нескольких приспособленцев.
   Вычисляет или хранит внешнее состояние приспособленцев. оригинал источник codelab.ru codelab.ru

Клиенты не должны создавать экземпляры класса ConcreteFlyweight напрямую, а могут получать их только от объекта FlyweightFactory. Это позволит гарантировать корректное разделение. источник codelab.ru codelab.ru оригинал

1. Вынесение внешнего состояния.
   Применимость паттерна в значительной степени зависит от того, насколько легко можно «очертить» внешнее состояние и вынести его за пределы разделяемых объектов. Вынесение внешнего состояния не уменьшает стоимости хранения, если различных внешних состояний так же много, как и объектов до разделения. Лучший вариант - внешнее состояние вычисляется по объектам с другой структурой, требующей значительно меньшей памяти.
   Например, в нашем редакторе документов мы можем поместить карту с типографской информацией в отдельную структуру, а не хранить шрифт и начертание вместе с каждым символом. Данная карта будет отслеживать непрерывные серии символов с одинаковыми типографскими атрибутами. Когда объект-символ изображает себя, он получает типографские атрибуты от алгоритма обхода. Поскольку обычно в документах используется немного разных шрифтов и начертаний, то хранить эту информацию отдельно от объекта-символа гораздо эффективнее, чем непосредственно в нем. оригинал codelab.ru источник codelab.ru
2. Управление разделяемыми объектами.
   Так как объекты разделяются, клиенты не должны инстанцировать их напрямую. Фабрика FlyweightFactory позволяет клиентам найти подходящего приспособленца. В объектах этого класса часто есть хранилище, организованное в виде ассоциативного массива (или хеш-таблицы), с помощью которого можно быстро находить приспособленца, нужного клиенту. Так, в примере редактора документов фабрика приспособленцев может содержать внутри себя таблицу, индексированную кодом символа, и возвращать нужного приспособленца по его коду. А если требуемый приспособленец отсутствует, он тут же создается. Разделяемость подразумевает также, что имеется некоторая форма подсчета ссылок или сбора мусора для освобождения занимаемой приспособленцем памяти, когда необходимость в нем отпадает. Однако ни то, ни другое необязательно, если число приспособленцев фиксировано и невелико (например, если речь идет о представлении набора символов кода ASCII). В таком случае имеет смысл хранить приспособленцев в памяти постоянно. оригинал codelab.ru codelab.ru источник

1. Уменьшение общего числа экземпляров. codelab.ru оригинал источник codelab.ru
2. Сокращение объема памяти, необходимого для хранения внутреннего состояния. источник codelab.ru оригинал codelab.ru
3. Вычисление, а не хранение внешнего состояния. источник оригинал codelab.ru codelab.ru

Чем выше степень разделения приспособленцев, тем существеннее экономия. С увеличением объема разделяемого состояния экономия также возрастает. Самого большого эффекта удается добиться, когда суммарный объем внутренней и внешней информации о состоянии велик, а внешнее состояние вычисляется, а не хранится. Тогда разделение уменьшает стоимость хранения внутреннего состояния, а за счет вычислений сокращается память, отводимая под внешнее состояние. оригинал источник codelab.ru codelab.ru

Паттерн приспособленец часто применяется вместе с компоновщиком для представления иерархической структуры в виде графа с разделяемыми листовыми узлами. Из-за разделения указатель на родителя не может храниться в листовом узле-приспособленце, а должен передаваться ему как часть внешнего состояния.
Это оказывает заметное влияние на способ взаимодействия объектов иерархии между собой, конкретно на способы обхода этих структур, т.к. очевидно, что в этом случае мы сможем двигаться только в одном направлении: от верхних к самым внутренним уровням иерархий. оригинал codelab.ru codelab.ru источник

Вот как будет выглядеть базовый класс для всех тегов (Flyweight): HtmlTag. источник оригинал codelab.ru codelab.ru

Класс контекста: TagContext. источник оригинал codelab.ru codelab.ru

Как видим – содержит внешнее состояние. Здесь для простоты это всего лишь список css-стилей: CssStyle. codelab.ru codelab.ru источник оригинал

Все используемые на странице теги (ConcreteFlyweights) будут иметь свои классы объектов, наследуемые от базового HtmlTag:  ATag, PTag, ImgTag, DivTag и т.д. источник codelab.ru codelab.ru оригинал

Далее, соответственно, фабрика тегов (FlyweightFactory): TagFactory. оригинал codelab.ru codelab.ru источник

После определения всех необходимых составляющих паттерна, можно представить клиента (Client), который, используя фабрику, просто будет как ему угодно составлять т.н. “layout”(верстка, каркас) html-страницы: Client. источник codelab.ru оригинал codelab.ru

Известные применения паттерна Приспособленец (Flyweight)

Концепция объектов-приспособленцев впервые была описана и использована как техника проектирования в библиотеке Interviews 3.0. Ее разработчики построили мощный редактор документов Doc, чтобы доказать практическую полезность подобной идеи. В Doc объекты-глифы используются для представления любого символа документа. Редактор строит по одному экземпляру глифа для каждого сочетания символа и стиля (в котором определены все графические атрибуты). Таким образом, внутреннее состояние символа состоит из его кода и информации о стиле (индекс в таблицу стилей). Следовательно, внешней оказывается только позиция, поэтому Doc работает быстро. Документы представляются классом Document, который выполняет функции фабрики FlyweightFactory. Измерения показали, что реализованное в Doc разделение символов-приспособленцев весьма эффективно. В типичном случае для документа из 180 тысяч знаков необходимо создать только 480 объектов-символов. источник оригинал codelab.ru codelab.ru

В каркасе ЕТ++ приспособленцы используются для поддержки независимости от внешнего облика. Его стандарт определяет расположение элементов пользовательского интерфейса (полос прокрутки, кнопок, меню и пр., в совокупности именуемых виджетами) и их оформления (тени и т.д.). Виджет делегирует заботу о своем расположении и изображении отдельному объекту Layout. Изменение этого объекта ведет к изменению внешнего облика даже во время выполнения. codelab.ru оригинал источник codelab.ru

package flyweight;
 
public class HtmlTag {
	private String name;
 
 
	/**
	 * Конструктор - protected, чтобы запретить
	 * прямое инстанцирование данного экземпляра
	 * (не делая при этом класс абстрактным)
	 * @param name
	 */
	protected HtmlTag(String name) {
		this.name = name;
	}
 
	/**
	 * Выводим html-представление данного тега
	 * @param content - внутренний содержимое(текст) тега
	 * @param context - контекст со всей необходимой для
	 * отображения информацией.
	 */
	public String Output(String content, TagContext context) {
		String res = "<" + getName() + " style=\"" + GetStyle(context) + "\">";
		res += content;
		res += "</" + getName() + ">";
		return res;
	}
 
	public String getName() {
		return name;
	}
 
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
 
	public CssStyle GetStyle(TagContext context) {
		return context.getStyle();
	}
 
	public void SetStyle(CssStyle newStyle, TagContext context) {
		context.setStyle(newStyle);
	}
 
	// Методы hashCode/equals здесь очень актуальны,
	// поскольку объекты данного типа используются в 
	// в коллекциях
	@Override
	public int hashCode() {
		final int PRIME = 31;
		int result = 1;
		result = PRIME * result + ((name == null) ? 0 : name.hashCode());
		return result;
	}
 
	@Override
	public boolean equals(Object obj) {
		if (this == obj)
			return true;
		if (!(obj instanceof HtmlTag))
			return false;
 
		final HtmlTag other = (HtmlTag) obj;
		if (name == null) {
			if (other.name != null)
				return false;
		} else if (!name.equals(other.name))
			return false;
		return true;
	}
 
 
}
 

package flyweight;
 
public class TagContext {
	private CssStyle style;
 
	public TagContext(CssStyle style) {
		this.style = style;
	}
 
	public TagContext() {
		this(null);
	}
 
	public CssStyle getStyle() {
		return style;
	}
 
	public void setStyle(CssStyle style) {
		this.style = style;
	}
 
}

package flyweight;
 
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;
 
public class CssStyle {
	private Map<String, String> properties;
 
	public CssStyle() {
		properties = new HashMap<String, String>();
	}
 
	public void AddStyle(String name, String val) {
		properties.put(name, val);
	}
 
	public String GetStyle(String name) {
		return properties.get(name);
	}
 
	public void Clear() {
		properties.clear();
	}
 
	/**
	 * Переопределяем данную операцию,
	 * выводя в соотв-щем порядке установленные стили 
	 */
	@Override
	public String toString() {
		Set<Map.Entry<String, String>> i = properties.entrySet();
		String res = "";
		for (Map.Entry<String, String> one : i) {
			res += one.getKey() + ":" + one.getValue() + ";"; 
		}
		return res;
	}
}

package flyweight;
 
public class ATag extends HtmlTag {
 
	public ATag() {
		super("a");
	}
 
	public String Output(String href, String content, TagContext context) {
		String res = "<" + getName() + " href=\"" + href + "\" ";
		res += "style=\"" + GetStyle(context) + "\">";
		res += content;
		res += "</" + getName() + ">";
		return res;
	}
 
 
 
}

package flyweight;
 
public class PTag extends HtmlTag {
 
	public PTag() {
		super("p");
	}
}

package flyweight;
 
public class ImgTag extends HtmlTag {
 
	public ImgTag() {
		super("img");
	}
 
	/* Переопределям вывод данного тега, т.к. это картинка,
	 * которая как известно не имеет закрывающего тега.
	 * Параметр content в данном случае представлят путь к
	 * файлу картинки(src)
	 * @see flyweight.HtmlTag#Output(java.lang.String, flyweight.TagContext)
	 */
	@Override
	public String Output(String content, TagContext context) {
		String res = "<" + getName() + " src=\"";
		res += content; 
		res += "\" style=\"" + GetStyle(context) + "\" />";
		return res;
	}
}

package flyweight;
 
public class DivTag extends HtmlTag {
 
	public DivTag() {
		super("div");
	}
}

package flyweight;
 
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
 
public class TagFactory {
	private Map<String, HtmlTag> tags;
 
	public TagFactory() {
		tags = new HashMap<String, HtmlTag>();
	}
 
	public ATag GetATag() {
		if (tags.get("a") == null) {
			tags.put("a", new ATag());
		}
		return (ATag) tags.get("a");
	}
 
	public PTag GetPTag() {
		if (tags.get("p") == null) {
			tags.put("p", new PTag());
		}
		return (PTag) tags.get("p");
	}
 
	public DivTag GetDivTag() {
		if (tags.get("div") == null) {
			tags.put("div", new DivTag());
		}
		return (DivTag) tags.get("div");
	}
 
	public ImgTag GetImgTag() {
		if (tags.get("img") == null) {
			tags.put("img", new ImgTag());
		}
		return (ImgTag) tags.get("img");
	}
 
}

package flyweight;
 
public class Client {
 
	public static void main(String[] args) {
		TagFactory factory = new TagFactory();
		System.out.println(new Client().CreateBodyLayout(factory));
	}
 
	public String CreateBodyLayout(TagFactory factory) {
		TagContext context = new TagContext();
		CssStyle styles = new CssStyle();
		String res = "";
 
		// Приветствие
		PTag p = factory.GetPTag();
		styles.AddStyle("text-align", "center");
		styles.AddStyle("font-size", "12px");
		context.setStyle(styles);
		res += p.Output("Welcome to out site!", context);
 
		// Картинка логотипа
		ImgTag img = factory.GetImgTag();
		styles.Clear();
		styles.AddStyle("text-align", "center");
		context.setStyle(styles);
		res += img.Output("http://company.com/images/logo.gif", context);
 
		// Ссылка на страницу контактов
		ATag a = factory.GetATag();
		styles.Clear();
		styles.AddStyle("font-size", "10px");
		styles.AddStyle("color", "green");
		context.setStyle(styles);
		String link = a.Output("http://company.com/contacts/", "click here", context);
 
		// Информация о странице контактов
		DivTag div = factory.GetDivTag();
		styles.Clear();
		styles.AddStyle("text-align", "left");
		context.setStyle(styles);
		res += div.Output("You may visit our contacts page: " + link + ".", context);
 
		// Заключительный абзац текста, второй тег <P>
		// Обратите внимание, что при этом не инстанцируется
		// новый объект PTag-а - будет использован предущий,
		// ранее инстанцированный
		PTag p2 = factory.GetPTag();
		styles.Clear();
		styles.AddStyle("text-align", "left");
		context.setStyle(styles);
		res += p2.Output("We hope, you will enjoy our site! ;)", context);
 
		return res;
	}
 
}