设计模式-结构型模式-享元模式

1.享元模式定义

摒弃了在每个对象中保存所有数据的方式，通过共享多个对象所共有的相同状态，从而让我们能在有限的内存容量中载入更多对象；

1.1 享元模式优缺点

优点

极大减少内存中相似或相同对象数量，节约系统资源，提升系统性能
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；

1.2 享元模式的使用场景

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。

注意: 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。
在 Java 中，享元模式一个常用的场景就是，使用数据类的包装类对象的 valueOf() 方法。比如，使用 Integer.valueOf() 方法时，实际的代码实现中有一个叫 IntegerCache 的静态类，它就是一直缓存了 -127 到 128 范围内的数值。

2.享元模式的原理

享元模式的结构比较复杂，通常会结合工厂模式一起使用；

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）。
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。
可共享的具体享元（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。
非共享的具体享元（Unshared 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。

3.享元模式的实现

【实例】

五子棋中有大量的黑子和白子，它们的形状大小都是一样的，只是出现的位置不同，所以一个棋子作为一个独立的对象存储在内存中，会导致大量的内存的浪费,我们使用享元模式来进行优化。

【代码】

/*** 抽象享元类: 五子棋类**/
public abstract class GobangFlyweight {public abstract String getColor();public void display(){System.out.println("棋子颜色: " + this.getColor());}
}/*** 共享享元类-白色棋子**/
public class WhiteGobang extends GobangFlyweight{@Overridepublic String getColor() {return "白色";}
}/*** 共享享元类-黑色棋子**/
public class BlackGobang extends GobangFlyweight {@Overridepublic String getColor() {return "黑色";}
}/*** 享元工厂类-生产围棋棋子,使用单例模式进行设计**/
public class GobangFactory {private static GobangFactory factory = new GobangFactory();private static Map<String,GobangFlyweight> pool;//设置共享对象的内部状态,在享元对象中传递private GobangFactory() {pool = new HashMap<String,GobangFlyweight>();GobangFlyweight black = new BlackGobang(); //黑子GobangFlyweight white = new WhiteGobang(); //白子pool.put("b",black);pool.put("w",white);}//返回享元工厂类唯一实例public static final GobangFactory getInstance(){return SingletonHolder.INSTANCE;}//静态内部类-单例private static class SingletonHolder{private static final GobangFactory INSTANCE = new GobangFactory();}//通过key获取集合中的享元对象public GobangFlyweight getGobang(String key){return pool.get(key);}
}public class Client {public static void main(String[] args) {//获取享元工厂对象GobangFactory instance = GobangFactory.getInstance();//获取3颗黑子GobangFlyweight b1 = instance.getGobang("b");GobangFlyweight b2 = instance.getGobang("b");GobangFlyweight b3 = instance.getGobang("b");System.out.println("判断两颗黑子是否相同: " + (b1 == b2));//获取2颗白子GobangFlyweight w1 = instance.getGobang("w");GobangFlyweight w2 = instance.getGobang("w");System.out.println("判断两颗白子是否相同: " + (w1 == w2));//显示棋子b1.display();b2.display();b3.display();w1.display();w2.display();}
}