JAVA中具有实例缓存的不可变类

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不可变类的实例的状态不会变化，这样的实例可以安全地被其他与之关联的对象共享，还可以安全地被多个线程共享。为了节省内存空间，优化程序的性能，应该尽可能地重用不可变类的实例，避免重复创建具有相同属性值的不可变类的实例。

在JDK 1.5的基本类库中，对一些不可变类，如Integer类做了优化，它具有一个实例缓存，用来存放程序中经常使用的Integer实例。JDK 1.5的Integer类新增了一个参数，为int类型的静态工厂方法valueOf(int i)，它的处理流程如下：

if(在实例缓存中存在取值为i的实例)
直接返回这个实例
else{
用new语句创建一个取值为i的Integer实例
把这个实例存放在实例缓存中
返回这个实例
}

在以下程序代码中，分别用new语句和Integer类的valueOf(int i)方法来获得Integer实例。

Integer a=new Integer(10);
Integer b=new Integer(10);

Integer c=Integer.valueOf(10);
Integer d= Integer.valueOf(10);

System.out.println(a==b); //打印false
System.out.println(a==c); //打印false

System.out.println(c==d); //打印true

以上代码共创建了3个Integer对象，每个new语句都会创建一个新的Integer对象。而Integer.valueOf(10)方法仅在第一次被调用时，创建取值为10的Integer对象，在第二次被调用时，直接从实例缓存中获得它。由此可见，在程序中用valueOf()静态工厂方法获得Integer对象，可以提高Integer对象的可重用性。

到底如何实现实例的缓存呢？缓存并没有固定的实现方式，完善的缓存实现不仅要考虑何时把实例加入缓存，还要考虑何时把不再使用的实例从缓存中及时清除，以保证有效合理地利用内存空间。一种简单的实现是直接用Java集合来作为实例缓存。

下面的例程,它拥有实例缓存和相应的静态工厂方法valueOf()。Name类的实例缓存中可能会加入大量Name对象，为了防止耗尽内存，在实例缓存中存放的是Name对象的软引用（SoftReference）。如果一个对象仅仅持有软引用，Java虚拟机会在内存不足的情况下回收它的内存。

例程11-12 Name.java

import java.util.Set;
import java.util.HashSet;
import java.util.Iterator;
import java.lang.ref.*;

public class Name {
…
//实例缓存，存放Name对象的软引用

private static final Set> names=new HashSet>();

public static Name valueOf(String firstname, String lastname){ //静态工厂方法

Iterator> it=names.iterator();

while(it.hasNext()){
SoftReference ref=it.next();//获得软引用
Name name=ref.get();//获得软引用所引用的Name对象
if(name!=null&& name.firstname.equals(firstname)&& name.lastname.equals(lastname))
return name;
}

//如果在缓存中不存在Name对象，就创建该对象，并把它的软引用加入到实例缓存

Name name=new Name(firstname,lastname);
names.add(new SoftReference(name));
return name;

}

public static void main(String args[]){

Name n1=Name.valueOf("小红","王");
Name n2=Name.valueOf("小红","王");
Name n3=Name.valueOf("小东","张");
System.out.println(n1);
System.out.println(n2);
System.out.println(n3);
System.out.println(n1==n2); //打印true
}

}

在程序中，既可以通过new语句创建Name实例，也可以通过valueOf()方法创建Name实例。在程序的生命周期中，对于程序不需要经常访问的Name实例，应该使用new语句创建它，使它能及时结束生命周期；对于程序需要经常访问的Name实例，那就用valueOf()方法来获得它，因为该方法能把Name实例放到缓存中，使它可以被重用。

Tips

从例程11-12的Name类也可以看出，在有些情况下，一个类可以同时提供public的构造方法和静态工厂方法。用户可以根据实际需要，灵活地决定到底以何种方式获得类的实例。

另外要注意的是，没有必要为所有的不可变类提供实例缓存。随意创建大量实例缓存，反而会浪费内存空间，降低程序的运行性能。通常，只有满足以下条件的不可变类才需要实例缓存。

1. 不可变类的实例的数量有限。
2.在程序运行过程中，需要频繁访问不可变类的一些特定实例。这些实例拥有与程序本身同样长的生命周期。

TAG: 类

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