设计模式之享元模式

场景：

内存属于稀缺资源，不要随便浪费。如果有很多个完全相同或相似的对象，我们可以通过享元模式，节省内存

核心

享元对象能够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，不会随环境变化而改变

外部状态：不可以共享，会随环境的变化而改变 

 

简单享元结构

•  抽象享元角色：为具体享元角色规定了必须实现的方法，而外蕴状态就是以参数的形式通过此方法传入。在Java中可以由抽象类、接口来担当。
• 具体享元角色：实现抽象角色规定的方法。如果存在内蕴状态，就负责为内蕴状态提供存储空间。
• 享元工厂角色：负责创建和管理享元角色。要想达到共享的目的，这个角色的实现是关键！
• 客户端角色：维护对所有享元对象的引用，而且还需要存储对应的外蕴状态

复合享元模式的结构

 

• 抽象享元角色：为具体享元角色规定了必须实现的方法，而外蕴状态就是以参数的形式通过此方法传入。在Java中可以由抽象类、接口来担当。
• 具体享元角色：实现抽象角色规定的方法。如果存在内蕴状态，就负责为内蕴状态提供存储空间。
• 复合享元角色：它所代表的对象是不可以共享的，并且可以分解成为多个单纯享元对象的组合。
• 享元工厂角色：负责创建和管理享元角色。要想达到共享的目的，这个角色的实现是关键！
• 客户端角色：维护对所有享元对象的引用，而且还需要存储对应的外蕴状态。

统比一下单纯享元对象和复合享元对象，里面只多出了一个复合享元角色，但是它的结构就发生了很大的变化。我们还是使用类图来表示下：

 

结构图

• FlyweightFactory享元工厂类：创建并管理享元对象，享元池一般设计成键值对
• FlyWeight抽象享元类：通常是一个接口或抽象类，声明公共方法，这些方法可以向外提供对象的内部状态，设置外部状态
• ConcreteFlyWeight具体享元类：为内部状态提供成员变量进行存储
• 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

代码示例

/**
 * 享元类
 */
public interface ChessFlyweight {

    void setColor(String color);

    String getColor();

    void display(Coordinate coordinate);
}

class ConcreteChess implements ChessFlyweight {

    private String color;

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

    @Override
    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    public String getColor() {
        return color;
    }

    @Override
    public void display(Coordinate coordinate) {
        System.out.println("旗子颜色："+color);
        System.out.println("coordinate");
        System.out.println("x "+ coordinate.getX());
        System.out.println("y "+coordinate.getY());

    }
}


/**
 * 外部状态
 */
public class Coordinate {
    private int x;
    private int y;

    public Coordinate(int x,int y){
        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;
    }
}

/**
 * 享元工程类
 */
public class ChessFlyweightFactory {

    private static Map<String,ChessFlyweight> map = new HashMap<>();

    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;
        }
    }



public class Client {

    public static void main(String[] args){

        //chess1和chess2是同一个对象  实现共享
        ChessFlyweight chess1 = ChessFlyweightFactory.getChess("黑色");
        ChessFlyweight chess2 = ChessFlyweightFactory.getChess("黑色");
        System.out.println(chess1);
        System.out.println(chess2);

       //外部状态不可共享
        System.out.println("增加外部的脱离");
        chess1.display(new Coordinate(10, 10));
        chess2.display(new Coordinate(20, 20));

        System.out.println(chess1);
        System.out.println(chess2);
    }
}

 

应用场景：

 享元模式由于其共享的特性，可以在任何“池”中操作，比如：线程池、数据库连接池

优点：

• String类的设计也是享元模式
• 极大减少内存中对象的数量
• 相同或相似对象内存中只存一份，极大的节约资源，提高系统性能
• 外部状态相对独立，不影响内部状态

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，分离出外部状态，而读取外部状态，使运行时间变长，用时间换取了空间