笨蛋学设计模式结构型模式-享元模式【13】

7.7享元模式

7.7.1概念

​ 享元模式是通过共享对象减少内存使用，来提高程序性能。在此模式中，分为内部状态和外部状态，其中相似的对象被存储在享元对象内部，并对于所有享元对象都是相同的，且状态通常是不变的。只在需要时内部共享，而不是每次创建新的对象。而外部状态是享元对象依赖的，可能变化的部分。这部分状态不存储在享元对象内部，而是在使用享元对象时传递给对象。

7.7.2场景

​ 在棋类游戏中，棋子可以看作是享元对象，因为棋子与棋子之间有着相同的属性和方法，例如在颜色、大小、移动规则上都有着相同的特质。因此在棋类游戏中，可以使用享元模式来共享相同的棋子对象，避免创建大量的棋子对象，从而提高游戏性能。

7.7.3优势 / 劣势

• 减少内存消耗：通过共享公共状态，减少创建对象的数量
• 提升性能：通过共享对象来减少内存中对象的数量，可以减少垃圾回收的频率

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• 线程安全问题：享元模式的对象可能会导致线程安全问题，需要采取一定的措施
• 适用场景有限：享元模式存在大量相似对象的场景，若不适用，则会导致性能下降，代码复杂度增加

7.7.4享元模式可分为

• 享元接口Flyweight：所有具体享元类的共享接口，通常包含对外部状态的操作
• 具体享元类ConcreteFlyweight：继承Flyweight类或实现享元接口，包含内部状态
• 享元工厂类FlyweightFactory：创建并管理享元对象，当用户请求时，提供已创建的实例或者创建一个
• 客户端Client：维护外部状态，在使用享元对象时，将外部状态传递给享元对象

7.7.5享元模式

package com.technologystatck.designpattern.mode.flyweight;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;public class Flyweight {public static void main(String[] args) {//实例化享元工厂对象FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();//获取或创建享元对象，并传递外部状态Flyweights flyweightA = factory.getFlyweight("A");flyweightA.operation("External State A");Flyweights flyweightB = factory.getFlyweight("B");flyweightB.operation("External State B");Flyweights flyweightC = factory.getFlyweight("A");flyweightC.operation("External State C");}
}
//创建享元接口
interface Flyweights {//操作外部状态void operation(String extrinsicState);
}//实现具体享元类，存储内部状态
class ConcreteFlyweight implements Flyweights{//内部状态private String intrinsicState;public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {this.intrinsicState = intrinsicState;}@Overridepublic void operation(String extrinsicState) {System.out.println("Intrinsic State: "+intrinsicState+",External State: "+extrinsicState);}
}//创建享元工厂类，创建并管理Flyweight对象，
//当用户请求一个Flyweight时，享元工厂会提供一个已经创建的实例或创建一个
class FlyweightFactory{private Map<String,Flyweights> flyweights=new HashMap<>();public Flyweights getFlyweight(String key){//若没有享元对象时，就将传进来的key值创建一个if(!flyweights.containsKey(key)){flyweights.put(key,new ConcreteFlyweight(key));}return flyweights.get(key);}}

7.7.6实战

7.7.6.1题目描述

​ 在一个图形编辑器中，用户可以绘制不同类型的图形，包括圆形（CIRCLE）、矩形（RECTANGLE）、三角形（TRIANGLE）等。现在，请你实现一个图形绘制程序，要求能够共享相同类型的图形对象，以减少内存占用。

7.7.6.2输入描述

输入包含多行，每行表示一个绘制命令。每个命令包括两部分：

图形类型（Circle、Rectangle 或 Triangle）

绘制的坐标位置（两个整数，分别表示 x 和 y）

7.7.6.3输出描述

对于每个绘制命令，输出相应图形被绘制的位置信息。如果图形是首次绘制，输出 “drawn at”，否则输出 “shared at”。

7.7.6.4代码

package com.technologystatck.designpattern.mode.flyweight;import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Scanner;public class Test {public static void main(String[] args) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);//创建工厂实例GraphicFactory graphicFactory = new GraphicFactory();while(scanner.hasNext()){String command = scanner.nextLine();//定义一个静态方法proessCommand(graphicFactory,command);}}public static void proessCommand(GraphicFactory graphicFactory,String command){//定义数组存放类型变量String[] parts = command.split(" ");DrawType drawType=DrawType.valueOf(parts[0]);int x=Integer.parseInt(parts[1]);int y=Integer.parseInt(parts[2]);//Graphic graphic=graphicFactory.getGraphic(drawType);graphic.draw(new ConcretePosition(x,y));((ConcreteGraphic) graphic).setFirstTime(false);}
}//使用枚举创建图形类型
enum DrawType{CIRCLE,RECTANGLE,TRIANGLE;
}//创建坐标类
class ConcretePosition{//内部状态private int x;private int y;public ConcretePosition() {}public ConcretePosition(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;}
}//创建图像享元接口
interface Graphic{//外部状态void draw(ConcretePosition concretePosition);
}//创建具体图形实现类
class ConcreteGraphic implements Graphic{//内部状态private DrawType drawType;public ConcreteGraphic(DrawType drawType) {this.drawType = drawType;}//检查是否是第一次绘制该图形private Boolean isFirstTime=true;public Boolean getFirstTime() {return isFirstTime;}public void setFirstTime(Boolean firstTime) {isFirstTime = firstTime;}//描绘图形方法@Overridepublic void draw(ConcretePosition concretePosition) {System.out.println(drawType+(isFirstTime ? "drawn":"shared")+" at ("+concretePosition.getX()+" , "+concretePosition.getY()+")");}
}//创建享元图形工厂
class GraphicFactory{private Map<DrawType,Graphic> graphicEditors=new HashMap<>();//检查是否已创建对象public Graphic getGraphic(DrawType drawType){//若时第一次创建，就实例化一个新对象，否则就返回已经创建的对象。if(!graphicEditors.containsKey(drawType)){graphicEditors.put(drawType,new ConcreteGraphic(drawType));}return graphicEditors.get(drawType);}
}

8.1.7总结

• 享元模式

• 优点：通过减少创建对象的数量以此来减少内存消耗，提高程序的性能
• 总结：分为外部状态和内部状态，内部状态主要是大量相似的对象，外部状态是变化较大的对象
• 场景：用于包含大量相似对象，且对象的内部状态可以共享，外部状态变化较大时