【设计模式-3.3】结构型——享元模式

说明：说明：本文介绍设计模式中结构型设计模式中的，享元模式；

游戏地图

在一些闯关类的游戏，如超级玛丽、坦克大战里面，游戏的背景每一个关卡都不相同，但仔细观察可以发现，其都是用一些基础图标组成的，背景的变化实际上就是改变了其基础图标的位置。

如坦克大战，游戏背景实际上就是通过敌方坦克、我方坦克、砖墙、铁墙、海洋、草丛、基地等这些图标组成的。

基础图标，坦克、草地、河流……

现在，如果要我们来开发这样一个游戏地图。首先，我们会创建一个地图块类，如下：

（Tile，图块类）

/*** 图块类*/
public class Tile {/*** 图块名称*/private String image;/*** 图块的x坐标*/private int x;/*** 图块的y坐标*/private int y;/*** 创建图块对象*/public Tile(String image, int x, int y) {this.image = image;this.x = x;this.y = y;System.out.println("加载图片：" + image);}/*** 绘制图块*/public void draw() {System.out.println("绘制图片：" + image + "，坐标：" + x + "," + y);}
}

（Client，客户端，演示游戏地图创建过程）

/*** 客户端*/
public class Client {public static void main(String[] args) {// 在地图上绘制两个“海洋”图块new Tile("海洋", 1, 2).draw();new Tile("海洋", 2, 3).draw();// 在地图上绘制两个“草丛”图块new Tile("草丛", 1, 3).draw();new Tile("草丛", 2, 4).draw();// 在地图上绘制两“砖墙”图块new Tile("砖墙", 1, 4).draw();new Tile("砖墙", 2, 5).draw();}
}

运行程序，加载游戏地图

分析以上过程，会发现问题很大。每次创建一个图块对象，都需要new，加载时间特别长，且浪费资源。

为了解决这个问题，我们似乎可以考虑用原型设计模式解决。但是我们需要考虑，对于一个游戏地图来说，图块种类的数量可能是非常庞大的，使用原型模式对对象进行克隆，会有大量的内存开销，如果没有良好的内存回收机制，可能会导致内存溢出，造成系统崩溃。因此，使用原型模式来解决游戏地图的设计，不一定是合适的。

享元模式

享元，元指的是最小的单元，也就是上面坦克大战中草丛、海洋这些最小的图块，享元就是共享这些最小图块。通过享元模式对上面地图加载代码改进，如下：

（Drawable，绘画接口）

/*** 绘画接口*/
public interface Drawable {/*** 绘制图块*/void draw(int x, int y);
}

（Grass，草地图块）

/*** 草地图块*/
public class Grass implements Drawable {/*** 图块名称*/private String name;public Grass() {this.name = "草地";System.out.println("创建图块：" + name);}@Overridepublic void draw(int x, int y) {System.out.println("绘制【" + name + "】图块：" + name + "，位置：(" + x + ", " + y + ")");}
}

（Wall，墙壁图块）

/*** 墙壁图块*/
public class Wall implements Drawable {/*** 图块名称*/private String name;public Wall() {this.name = "墙壁";System.out.println("创建墙壁图块：" + name);}@Overridepublic void draw(int x, int y) {System.out.println("绘制【" + name + "】图块：" + name + "，位置：(" + x + ", " + y + ")");}
}

（River，河流图块）

/*** 河流图块*/
public class River implements Drawable {/*** 图块名称*/private String name;public River() {this.name = "河流";System.out.println("创建图块：" + name);}@Overridepublic void draw(int x, int y) {System.out.println("绘制【" + name + "】图块：" + name + "，位置：(" + x + ", " + y + ")");}
}

（Home，基地图块）

/*** 基地图块*/
public class Home implements Drawable {/*** 基地图块名称*/private String name;public Home() {this.name = "基地";System.out.println("创建图块：" + name);}@Overridepublic void draw(int x, int y) {System.out.println("绘制【" + name + "】图块：" + name + "，位置：(" + x + ", " + y + ")");}
}

（TileFactory，图块工厂）

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;/*** 图块工厂*/
public class TileFactory {/*** 图块集合*/private Map<String, Drawable> Tiles;/*** 图块工厂构造函数*/public TileFactory() {Tiles = new HashMap<String, Drawable>();}/*** 根据图块名称获取图块，没有就创建并返回，有就直接从集合中获取并返回*/public Drawable getTile(String name) {// 没有就创建if (!Tiles.containsKey(name)) {switch (name) {case "河流":Tiles.put(name, new Wall());break;case "草地":Tiles.put(name, new Grass());break;case "基地":Tiles.put(name, new Home());break;case "墙壁":Tiles.put(name, new Wall());break;default:break;}}// 有就直接返回return Tiles.get(name);}
}

（Client，客户端，演示游戏地图加载过程）

/*** 客户端*/
public class Client {public static void main(String[] args) {// 创建图块工厂TileFactory tileFactory = new TileFactory();// 绘制地图tileFactory.getTile("草地").draw(0, 0);tileFactory.getTile("草地").draw(1, 0);tileFactory.getTile("草地").draw(2, 0);tileFactory.getTile("河流").draw(0, 1);tileFactory.getTile("河流").draw(1, 1);tileFactory.getTile("墙壁").draw(0, 2);tileFactory.getTile("墙壁").draw(1, 2);tileFactory.getTile("基地").draw(0, 3);}
}

可以发现，各个图块构造器内的输出语句只执行了一次，说明后续图块的创建没有调用其构造方法，实现了享元

以上就是通过享元模式对游戏地图设计的过程，实际上就是对最小单元对象的共享，使其不重复去创建对象。

需要注意区分于工厂设计模式，工厂模式是创建型设计模式，关注对象的创建，而享元模式是对已创建对象的一种利用，是结构型设计模式。

总结

本文参考《设计模式的艺术》、《秒懂设计模式》两书