基于享元模式实现连接池

享元模式

结构

享元（Flyweight ）模式中存在以下两种状态：

1. 内部状态，即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。

2. 外部状态，指随环境改变而改变的不可以共享的部分。享元模式的实现要领就是区分应用中的这两 种状态，并将外部状态外部化。

享元模式的主要有以下角色：

抽象享元角色（Flyweight）：通常是一个接口或抽象类，在抽象享元类中声明了具体享元类公 共的方法，这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据（内部状态），同时也可以通过这些方法 来设置外部数据（外部状态）。

具体享元（Concrete Flyweight）角色 ：它实现了抽象享元类，称为享元对象；在具体享元 类中为内部状态提供了存储空间。通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个具体享 元类提供唯一的享元对象。

非享元（Unsharable Flyweight)角色 ：并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享，不 能被共享的子类可设计为非共享具体享元类；当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过 实例化创建。

享元工厂（Flyweight Factory）角色 ：负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元 对象时，享元工厂检査系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户；如果不存在 的话，则创建一个新的享元对象。

优缺点

优点：

• 极大减少内存中相似或相同对象数量，节约系统资源，提供系统性能
• 享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态

缺点：

为了使对象可以共享，需要将享元对象的部分状态外部化，分离内部状态和外部状态，使程序逻辑复杂

适用场景：

• 一个系统有大量相同或者相似的对象，造成内存的大量耗费。
• 对象的大部分状态都可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中。
• 在使用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池，而这需要耗费一定的系统资源，因此，应 当在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式。

public class Pool {
    //1. 连接池大小
    private final int poolSize;
 
    //2. 连接对象数组
    private Connection[] connections;
 
    //3. 连接池状态数组 0空闲 1繁忙 因为要多线程修改，所以要保证线程安全
    private AtomicIntegerArray states;
 
    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++) {
            //MockConnection 实现于 Connection
            connections[i] = new MockConnection();
        }
    }
 
    //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)){
                        System.out.println("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 {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
 
    //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){
                    System.out.println("free:"+conn);
                    this.notifyAll();
                }
                break;
            }
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        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();
        }
    }
}