设计模式 结构型模式 - 享元模式（七）

 一、概述

定义：

运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。它通过共享已经存在的对象来大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似对象的开销，从而提高系统资源的利用率。

二、结构

享元（Flyweight）模式中存在以下两种状态：

（1）内部状态，即不会随着环境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共享的部分。享元模式的实现要领就是区分应用中的两种状态，并将外部状态外部化。

享元模式的主要有以下角色：

（1）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）。

（2）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。

（3）非享元（Unsharable 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以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总结通过实例化创建。

（4）享元工厂（Flyweight Factory）角色：负者创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检查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。

三、案例实现

 1. 抽象享元角色

/**
 * 抽象享元角色
 */
public abstract class AbstractBox {
 
    //获取图形的方法
    public abstract String getShape();
 
    // 显示图形及颜色
    public void display(String color) {
        System.out.println("方块形状：" + this.getShape() + " 颜色：" + color);
    }
}

2. 具体享元角色

/**
 * 具体享元角色【I】
 */
public class IBox extends AbstractBox {
    @Override
    public String getShape() {
        return "I";
    }
}

3. 享元工厂角色

/**
 * 享元工厂角色
 * 设计为单例
 */
public class BoxFactory {
 
    private static HashMap map;
 
    private BoxFactory() {
        map = new HashMap();
        AbstractBox iBox = new IBox();
        AbstractBox lBox = new LBox();
        AbstractBox oBox = new OBox();
        map.put("I", iBox);
        map.put("L", lBox);
        map.put("O", oBox);
    }
 
    public static final BoxFactory getInstance() {
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
 
    private static class SingletonHolder {
        private static final BoxFactory INSTANCE = new BoxFactory();
    }
 
    public AbstractBox getBox(String key) {
        return map.get(key);
    }
}

4. 客户端类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        BoxFactory factory = BoxFactory.getInstance();
        AbstractBox box1 = factory.getBox("I");
        box1.display("灰色");
 
        AbstractBox box2 = factory.getBox("L");
        box1.display("红色");
 
        AbstractBox box3 = factory.getBox("O");
        box1.display("蓝色");
 
        AbstractBox box4 = factory.getBox("O");
        box1.display("黑色");
 
        System.out.println("两次获取的O对象是否是同一个对象:" + (box3 == box4));
    }
}

四、优缺点和使用场量

优点：

（1）极大减少内存中相似或相同对象数量，节约系统资源，提供系统性能

（2）享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态

缺点：

（1）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

使用场景：

（1）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

（2）对象的大部分状态都可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中。

（3）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

五、JDK 源码解析