享元模式

​ 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。

模式核心

  1. 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。
  2. 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：

  1. 内部属性(可以共享的数据)
    • 颜色
    • 形状
    • 大小
  2. 外部属性(不能够共享的属性)
    • 坐标位置

享元模式结构

类图：

图1

  • 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。

代码示例

FlyWeight抽象享元类:

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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:

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/**
 * 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:

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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：

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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

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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----");
        chess1.display(new Coordinate(10,10));
        chess2.display(new Coordinate(20,20));
    }
}

控制台

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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

​ 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。

总结

优点

  1. 极大减少内存中对象的数量。
  2. 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。
  3. 外部状态相对独立，不影响内部变化。

缺点

  1. 模式较复杂，使程序逻辑复杂化。
  2. 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。