內(nèi)容: 記憶是衍生自L(fǎng)isp,Python,和Perl等過(guò)程性語(yǔ)言的一種設(shè)計(jì)模式，它可以對(duì)前次的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行記憶。 一個(gè)實(shí)現(xiàn)了記憶功能的函數(shù), 帶有顯式的cache, 所以, 已經(jīng)計(jì)算過(guò)的結(jié)果就能直接從cache中獲得, 而不用每次都進(jìn)行計(jì)算.記憶能顯著的提升大計(jì)算量代碼的效率. 而且是一種可重用的方案.本文闡述了在Java中使用這一模式的方法,并提供了一個(gè)可以提供上述功能的'記憶類(lèi)': Foo foo = (Foo) Memoizer.memoize(new FooImpl()); 這里,Foo是一個(gè)接口,它含有的方法是需要記憶的.FooImpl是Foo的一個(gè)實(shí)現(xiàn).foo是Foo的一個(gè)引用.方法與FooImpl基本相同,區(qū)別在于Foo返回的值,會(huì)被緩存起來(lái).單個(gè)記憶類(lèi)的優(yōu)點(diǎn)在于為任何類(lèi)添加記憶功能是很簡(jiǎn)單的:定義一個(gè)包含需要記憶的方法的接口,然后調(diào)用memoize來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)實(shí)例. 為了理解記憶類(lèi)是怎么實(shí)現(xiàn)的,我們將分幾步來(lái)解釋.首先,我解釋一下為何緩存能夠在需要它的類(lèi)中實(shí)現(xiàn).然后,我測(cè)試一下如何為一個(gè)特定的類(lèi)添加緩存包裝器.最后,我解釋一下如何才能使得一個(gè)緩存包裝器能夠通用于任意的類(lèi).為大計(jì)算量的程序添加緩存 作為一個(gè)大計(jì)算量程序的例子,我們考慮PiBinaryDigitsCalculator這個(gè)例子-計(jì)算二進(jìn)制數(shù)據(jù)pi.僅有的public方法calculateBinaryDigit帶有一個(gè)參數(shù):整數(shù)n,代表需要精確到的位數(shù).例如,1000000,將會(huì)返回小數(shù)點(diǎn)后的一百萬(wàn)位,通過(guò)byte值返回-每位為0或者1.(算法可以參考: http://www.cecm.sfu.ca/~pborwein/PAPERS/P123.pdf)public class PiBinaryDigitsCalculator { /** * Returns the coefficient of 2^n in the binary * expansion of pi. * @param n the binary digit of pi to calculate. * @throws ValidityCheckFailedException if the validity * check fails, this means the implementation is buggy * or n is too large for sufficient precision to be * retained. */ public byte calculateBinaryDigit(final int n) { return runBBPAlgorithm(n); } private byte runBBPAlgorithm(final int n) { // Lengthy routine goes here ... }} 最簡(jiǎn)單直接的方法來(lái)緩存返回值可以通過(guò)修改這個(gè)類(lèi)來(lái)實(shí)現(xiàn):添加一個(gè)Map來(lái)保存之前計(jì)算得到的值,如下:import java.util.HashMap;public class PiBinaryDigitsCalculator { private HashMap cache = new HashMap(); public synchronized byte calculateBinaryDigit( final int n) { final Integer N = new Integer(n); Byte B = (Byte) cache.get(N); if (B == null) { byte b = runBBPAlgorithm(n); cache.put(N, new Byte(b)); return b; } else { return B.byteValue(); } } private byte runBBPAlgorithm(final int n) { // Lengthy routine goes here ... }} calculateBinaryDigit方法首先會(huì)檢查HashMap里面是否緩存了這個(gè)關(guān)鍵字-參數(shù)n,如果找到了,就直接返回這個(gè)值.否則,就會(huì)進(jìn)行這個(gè)冗長(zhǎng)的計(jì)算,并將結(jié)果保存到緩存里面.在添加進(jìn)HashMap的時(shí)候,在原始類(lèi)型和對(duì)象之間還要進(jìn)行小小的轉(zhuǎn)換. 盡管這個(gè)方法是可行的,但是有幾個(gè)缺點(diǎn).首先,進(jìn)行緩存的代碼和正常的算法代碼不是顯著分開(kāi)的.一個(gè)類(lèi),不僅負(fù)責(zé)進(jìn)行計(jì)算,也要負(fù)責(zé)進(jìn)行維護(hù)緩存數(shù)據(jù).這樣,要進(jìn)行一些測(cè)試就會(huì)顯得很困難.比如,不能寫(xiě)一個(gè)測(cè)試程序來(lái)測(cè)試這個(gè)算法持續(xù)地返回相同的值,因?yàn)?從第二次開(kāi)始,結(jié)果都是直接從cache中獲得了. 其次,當(dāng)緩存代碼不再需要,移除它會(huì)變得困難,因?yàn)樗退惴▔K地代碼是緊密結(jié)合在一起的.所以,要想知道緩存是否帶來(lái)了很高的效率提升也是很困難的,因?yàn)椴荒軐?xiě)一個(gè)測(cè)試程序是和緩存數(shù)據(jù)分開(kāi)的.當(dāng)你改進(jìn)了你的算法,緩存有可能失效-但是這個(gè)時(shí)候你并不知道. 第三,緩存代碼不能被重用.盡管代碼遵從了一個(gè)普通的模式,但是都是在一個(gè)類(lèi)- PiBinaryDigitsCalculator里面. 前面兩個(gè)問(wèn)題都可以通過(guò)構(gòu)造一個(gè)緩存包裝器來(lái)解決.緩存包裝器 通過(guò)使用Decorator模式,要分開(kāi)計(jì)算代碼和緩存代碼是很容易的.首先,定義一個(gè)接口,里面定義基本的方法. public interface BinaryDigitsCalculator { public byte calculateBinaryDigit(final int n);} 然后定義兩個(gè)實(shí)現(xiàn),分別負(fù)責(zé)兩個(gè)任務(wù):public class PiBinaryDigitsCalculator implements BinaryDigitsCalculator { public byte calculateBinaryDigit(final int n) { return runBBPAlgorithm(n); } private byte runBBPAlgorithm(final int n) { // Lengthy routine goes here ... }}import java.util.HashMap;public class CachingBinaryDigitsCalculator implementsBinaryDigitsCalculator { private BinaryDigitsCalculator binaryDigitsCalculator; private HashMap cache = new HashMap(); public CachingBinaryDigitsCalculator( BinaryDigitsCalculator calculator) { this.binaryDigitsCalculator = calculator; } public synchronized byte calculateBinaryDigit(int n) { final Integer N = new Integer(n); Byte B = (Byte) cache.get(N); if (B == null) { byte b = binaryDigitsCalculator.calculateBinaryDigit(n); cache.put(N, new Byte(b)); return b; } else { return B.byteValue(); } }} 這是很之前的實(shí)現(xiàn)PiBinaryDigitsCalculator的一種簡(jiǎn)單的refactored版本. CachingBinaryDigitsCalculator包裝了BinaryDigitsCalculator句柄,并增加了緩存,供calculateBinaryDigit的方法調(diào)用. 這種方法提高了代碼的可讀性與可維護(hù)性. 用戶(hù)不能直接使用BinaryDigitsCalculator接口來(lái)實(shí)現(xiàn)算法,所以,如果需要關(guān)閉緩存塊,將是很容易實(shí)現(xiàn)的. 還有,合適的測(cè)試程序很容易寫(xiě)出來(lái).比如,我們寫(xiě)一個(gè)假的BinaryDigitsCalculator實(shí)現(xiàn),每次calculateBinaryDigit被調(diào)用,賦予相同的參數(shù),返回不同的值. 這樣,我們就能測(cè)試緩存是否工作了,因?yàn)槿绻看味挤祷叵嗤闹?則證明緩存是正常工作了. 這種測(cè)試在之前那種簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)是不可能的.關(guān)于翻譯作者chris,熱衷于java游戲引擎技術(shù),jvm技術(shù),活躍于jxta社區(qū).可以點(diǎn)擊:http://www.matrix.org.cn/user_view.asp?username=chris查看他的個(gè)人信息 Java, java, J2SE, j2se, J2EE, j2ee, J2ME, j2me, ejb, ejb3, JBOSS, jboss, spring, hibernate, jdo, struts, webwork, ajax, AJAX, mysql, MySQL, Oracle, Weblogic, Websphere, scjp, scjd