(十 二)趣学设计模式 之 享元模式！

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这篇文章带你详细认识一下设计模式中的享元模式

一、 啥是享元模式？

想象一下，你正在玩一个大型的在线游戏 🎮。 游戏中有成千上万的士兵 💂，每个士兵都有自己的位置、生命值、装备等等。 如果为每个士兵都创建一个完整的对象，会消耗大量的内存 🧠。 但是，很多士兵的外观、属性都是相同的，只有位置不同。

享元模式，就是运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象！ 享元模式通过共享尽可能多的对象来最小化内存使用 💾。

简单来说，就是把对象的状态分成内部状态和外部状态，共享内部状态，减少对象数量！ ♻️

• 你的程序需要创建大量的相似对象： 就像游戏中的士兵 🎮💂！
• 对象的很多状态都可以共享： 就像士兵的外观、属性 🎮！
• 你想减少内存消耗： 就像你想让游戏运行更流畅 🧠！

二、 为什么要用享元模式？

用享元模式，好处多多 👍：

• 减少内存消耗： 通过共享对象，减少内存占用 💾！
• 提高性能： 减少对象创建和销毁的开销 🚀！
• 提高系统扩展性： 可以支持更多的对象 ➕！

三、 享元模式的实现方式

享元模式主要包含以下几个角色：

• Flyweight（享元）： 定义享元对象的接口，声明可以被共享的内部状态，并提供接受外部状态的方法。 🎮💂 (比如：士兵的基类)
• ConcreteFlyweight（具体享元）： 实现享元接口，存储内部状态。 🎮💂 (比如：具体的士兵对象)
• UnsharedConcreteFlyweight（非共享具体享元）： 不是共享的享元对象，通常包含一些不能被共享的状态。 (比如：拥有特殊装备的士兵)
• FlyweightFactory（享元工厂）： 创建和管理享元对象，确保享元对象可以被共享。 🏭 (比如：士兵工厂)
• Client（客户端）： 使用享元对象，并提供外部状态。 🎮 (比如：游戏客户端)

内部状态： 指的是对象可以共享的状态，存储在享元对象内部，不会随着环境改变而改变。 (比如：士兵的外观、属性)
外部状态： 指的是对象不能共享的状态，需要由客户端提供，会随着环境改变而改变。 (比如：士兵的位置、生命值)

代码示例：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;// 享元：士兵接口
public interface Soldier {void display(int x, int y); // 显示士兵
}// 具体享元：士兵
public class ConcreteSoldier implements Soldier {private String model; // 士兵模型public ConcreteSoldier(String model) {this.model = model;}@Overridepublic void display(int x, int y) {System.out.println("士兵模型：" + model + "，位置：(" + x + ", " + y + ")");}
}// 享元工厂：士兵工厂
public class SoldierFactory {private static Map<String, Soldier> soldierMap = new HashMap<>(); // 存储士兵对象public static Soldier getSoldier(String model) {Soldier soldier = soldierMap.get(model);if (soldier == null) {soldier = new ConcreteSoldier(model);soldierMap.put(model, soldier);}return soldier;}
}// 客户端
public class Client {public static void main(String[] args) {Soldier soldier1 = SoldierFactory.getSoldier("步兵"); // 获取步兵soldier1.display(10, 20); // 显示步兵Soldier soldier2 = SoldierFactory.getSoldier("步兵"); // 获取步兵soldier2.display(30, 40); // 显示步兵Soldier soldier3 = SoldierFactory.getSoldier("骑兵"); // 获取骑兵soldier3.display(50, 60); // 显示骑兵System.out.println("士兵数量：" + SoldierFactory.soldierMap.size()); // 输出士兵数量}
}

分析：

• Soldier 是享元接口，定义了士兵的显示方法。
• ConcreteSoldier 是具体享元，实现了士兵接口，存储了士兵的模型。
• SoldierFactory 是享元工厂，创建和管理士兵对象，确保相同模型的士兵对象只创建一个。

输出结果：

士兵模型：步兵，位置：(10, 20)
士兵模型：步兵，位置：(30, 40)
士兵模型：骑兵，位置：(50, 60)
士兵数量：2

可以看到，虽然创建了三个士兵对象，但是实际只创建了两个士兵对象，因为步兵对象被共享了。

四、 享元模式的优缺点

优点：

• 减少内存消耗 💾！
• 提高性能 🚀！
• 提高系统扩展性 ➕！

缺点：

• 增加了系统的复杂度 😫！
• 需要分离内部状态和外部状态，设计难度较高 🧠！
• 共享对象的状态不可修改，否则会影响其他使用该对象的客户端 🔒！

五、 享元模式的应用场景

• 当你的程序需要创建大量的相似对象时： 就像游戏中的士兵 🎮💂！
• 对象的很多状态都可以共享： 就像士兵的外观、属性 🎮！
• 你想减少内存消耗： 就像你想让游戏运行更流畅 🧠！
• 文本编辑器： 文本编辑器可以使用享元模式来共享字符对象，减少内存消耗。
• 数据库连接池： 数据库连接池可以使用享元模式来共享数据库连接对象，提高性能。

六、 总结

• 享元模式就像把对象的状态分成内部状态和外部状态，共享内部状态，减少对象数量！ ♻️
• 主要包含享元、具体享元、非共享具体享元和享元工厂四个角色！ 🎭
• 优点是减少内存消耗、提高性能、提高系统扩展性！ 👍
• 缺点是增加复杂度、设计难度较高、共享对象的状态不可修改！ 👎
• 适用于需要创建大量的相似对象，且对象的很多状态都可以共享的场景！ 🎯

希望这篇文章能让你彻底理解享元模式！ 💯 祝你学习愉快！ 😄
看完请看：(十 三)趣学设计模式 之 模版方法模式！