设计模式（四）：代码调优的设计模式
1. 概述：
本文将介绍四种面向代码调优的设计模式：
（1）Singleton Pattern（单例模式）
（2）Flyweight Pattern（轻量模式）
（3）Prototype Pattern（原型模式）
（4）Object Pool Pattern（对象池模式）
2. Singleton Pattern（单例模式）
某些类在应用运行期间只需要一个实例
可强制client只能创建一个object实例，避免因为new操作所带来的时空性能
（尤其是GC）的损失，也便于复用。
模式介绍：
（1）设置静态变量来存储单一实例对象
（2）将构造器设置为private，从而client无法new
（3）从构造器中new新实例
（4）提供静态方法来获取单一实例对象
在java实现中：
在类中定义一个final static属性，为该类的实例
使用public static 方法getInstance（）获得该实例。
还有一种实现：
进一步提升性能：在需要的时候再new，而非提前构造出来
回顾我们基于状态的设计模式：state模式，其中就使用了singleton模式：
3. Flyweight Pattern（轻量模式）
考虑文本编辑器中的“字符”，同一个字符重复出现多次，代表同样内容，但字体字号等不同 ，这时我们考虑一种新的轻量模式。
该模式允许在应用中不同部分共享使用objects，降低大量objects带来的时空代价。
使用该模式的类：分为内部状态和外部状态：
内部特征：不管在什么场合使用该object，内部特征都不变
外部特征：不是固定的，需要在不同场合context分别指派/计算其值
模式示意图：
一个实例：
游戏中的玩偶，有很多个，每个玩偶具有某些固有属性(Shape)，但玩偶在不同的场景下颜色不同(Color)。无需为每个玩偶new一个object，可以复用。
定义外特征颜色：
再定义一个可共享对象的抽象接口：IAlien
shape属于内部状态，是不能改变的。
在其实现中，实现两种类型：LargeAlien和LittleAlien，其内特征shape不同。
getShape返回内特征，getColor返回外特征：
再定义一个工厂类：AlienFactory
该工厂相当于可共享对象的索引，维护所有对象并根据client请求返回相应内特征的对象。
客户端使用：
Flyweight对比Singleton：
单例Singleton：不区分各场合下的不同表现形式，统一用一个实例表示。
轻量对象：同一个事物，具有多种不同表现形式 （外部状态）
外特性并非其属性，而是根据输入返回不同的值，因此轻量对象仍是immutable的
而单例对象通常是mutable的，经常在多线程中被使用。
4. Prototype Pattern（原型模式）
通过克隆而非new来创建object：
直接new的时空代价高，尤其 是需要与外部I/O、网络、数据库打交道时候。例如ConcreteGraph…
其模式结构图如下：
其中抽象类Prototype实现Cloneable接口，重写其Clone方法。
一个实例：Shape（Prototype）
注意，需要将其public化。
再扩展出两个子类：
就可以在客户端调用：
这里介绍两个概念：
引用拷贝和对象拷贝：
引用拷贝：两个引用变量指向同一个对象实例
对象拷贝：创建一个新的实例，拥有相同的属性。
浅拷贝与深拷贝：
浅拷贝：使用一个已知实例的成员变量对新创建实例的成员变量逐个赋值。只复制对象本身，但不复制对象对外的引用
深拷贝：类的拷贝方法不仅要复制对象的所有非引用成员变量值(简单 数据类型)，还要为引用类型(对象)的成员变量创建新的实例，并且初始化为原对象的值。
浅拷贝很容易造成表示泄露，因为新创建实例的成员变量，其内部引用的对象仍为原来的对象，对其修改会造成原来值的变化。
Deep Copy：
object中自带的clone方法：进行的是浅拷贝，其契约：
因此重写的clone（）要保证新对象与原对象要相互独立，要求deep copy
因此重写时，如果内部只有简单数据类型的变量或 immutable的变量，则直接调用父类缺省的clone函数即可。
在让你的ADT支持Cloneable接口的时候，千万注意自己override的 clone()正确的实现了deep copy。
5. Object Pool Pattern（原型模式）
很多时候，object 不用了就直接扔掉，需要时再new一个新object，付出了巨大性能代价。
我们可进行这样的对象复用：不要扔掉object，留着后续复用。
建立一个Object Pool，像一个图书馆，“书” 就是可复用的object，可借可还。
模式结构图：
付出的代价：：原本可被GC的对象，现在要留在pool中，导致内存浪费—— 用空间换时间
注意：Singleton和Flyweight本质上都是object pool，但有不同的变化