Java设计模式11享元模式

一、适用场景

内存属于稀缺资源，不能随意浪费。如果在一个系统中有很多个完全相同或相似的对象，我们就可以使用享元模式，让他们共享一份内存即可，不必每个都去实例化对象，从而节省内存空间。

二、模式核心

享元模式以共享的方式高效的支持大量细粒度对象的重用。
享元对象能做到共享的关键是区分了内部状态和外部状态。
内部状态：可以共享，不会随环境改变而改变。
外部状态：不可以共享，会随环境改变而改变。

围棋例子：

每一个围棋棋子都是一个对象，并都有如下属性：

三、享元模式结构

UM 类图：

FlyWeight 抽象享元类：通常是一个接口或抽象类，声明公共方法，这些方法可以向外界提供对象的内部状态，设置外部状态。

UnsharedConcreteFlyWeight 非共享享元类：不能被共享的子类可以设计为非共享享元类。

ConcreteFlyWeight 具体享元类：为内部状态提供成员变量进行存储。

FlyWeightFactory 享元工厂类：创建并管理享元对象，享元池一般设计为键值对。

围棋代码示例：

FlyWeight 抽象享元类:

public interface ChessFlyWeight {String getColor();// 获取颜色，内部状态
    void display(Coordinate c);// 展示位置，外部状态

}  

UnSharedConcreteFlyweight 非共享享元类:

/**
 * 外部状态：棋子坐标位置
 */
public class Coordinate {
    private int x,y;

    public Coordinate(int x, int y) {super();
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() {return x;}

    public void setX(int x) {this.x = x;}

    public int getY() {return y;}

    public void setY(int y) {this.y = y;}
}

ConcreteFlyWeight 具体享元类:

class ConcreteChess implements ChessFlyWeight{
    private String color;

    public ConcreteChess(String color) {super();
        this.color = color;
    }

    public String getColor() {return color;}

    public void display(Coordinate c) {System.out.println("棋子颜色："+color);
        System.out.println("棋子位置"+c.getX()+"-----"+c.getY());

    }

}

FlyWeightFactory 享元工厂

public class ChessFlyWeightFactory {
    // 享元池
    private static Map<String,ChessFlyWeight> map=new HashMap<String,ChessFlyWeight>();

    public static ChessFlyWeight getChess(String color){if(map.get(color)!=null){return map.get(color);
        }else{ChessFlyWeight cfw=new ConcreteChess(color);
            map.put(color, cfw);
            return cfw;
        }
    }
}

客户端

public class Client {public static void main(String[] args) {ChessFlyWeight chess1=ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        ChessFlyWeight chess2=ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        System.out.println(chess1);
        System.out.println(chess2);

        System.out.println("----- 增加外部状态的处理 ----");
        chess1.display(new Coordinate(10,10));
        chess2.display(new Coordinate(20,20));

    }

}



// 输出结果
flyweight.ConcreteChess@15db9742
flyweight.ConcreteChess@15db9742
----- 增加外部状态 ----
棋子颜色：黑色
棋子位置 10-----10
棋子颜色：黑色
棋子位置 20-----20

从上面的输出结果可看出 chess1,chess2 两个对象使用的是同一个内存空间，即它们是同一实例。

在 JAVA 语言中，String 类型就是使用了享元模式。String 对象是 final 类型，对象一旦创建就不可改变。在 JAVA 中字符串常量都是存在常量池中的，JAVA 会确保一个字符串常量在常量池中只有一个拷贝。String a=”abc”，其中”abc”就是一个字符串常量。

四、总结

优点：

极大减少内存中对象的数量。
相同或相似的对象内存只保持一份，极大的节约资源，提高系统性能。
外部状态相对独立，不影响内部变化。
缺点：

模式较复杂，使程序逻辑复杂化。
为了节省内存，共享了内部状态，分离出了外部状态，而读取外部状态使运行时间变长。用时间换空间。
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本人 13 年 Java 开发经验及产品研发经验，BAT 背景，曾在多家知名企业担任技术总监、企业方案选型首席顾问，先后从事内核开发、大型 Java 系统架构设计和物联网系统架构设计开发，精通复杂业务技术方案选型、架构、核心难点攻关，对于 java 语言及项目有非常深入的理解和丰富的实操经验，热爱前沿技术，乐于进行技术分享与技术探讨。