享元模式（Flyweight Pattern）

享元模式（Flyweight Pattern）

定义

享元模式通过共享技术来支持大量细粒度的对象，以减少内存中的对象数量。其核心思想是将对象的状态分为内部状态和外部状态，内部状态是不变的，可以被多个对象共享；外部状态是随环境改变而改变的，不能共享，必须由客户端保持。

属于结构型模式。

适用场景

• 系统有大量相似对象：这些对象除了几个参数外基本相同，可以通过共享来减少内存消耗。
• 需要缓冲池的场景：如数据库连接池、线程池等，通过共享对象池中的对象来提高资源利用率。
• 对象创建成本较高：创建对象的成本较高时，使用享元模式可以减少对象的创建数量，降低成本。

标准示例

Flyweight 抽象的享元角色
这是所有具体享元类的超类，为这些类规定出需要实现的公共接口。通常包含一些与内部状态相关的操作，这些内部状态是可以在多个享元对象之间共享的。

/*** 抽象享元角色*/
public interface IFlyweight {/*** 业务方法* @param extrinsicState 外在状态*/void operation(String extrinsicState);
}

ConcreteFlyweight 具体的享元角色
实现抽象享元角色所规定的接口。如果有内部状态的话，必须负责为内部状态提供存储空间。享元对象的内部状态必须与对象所处的周围环境无关，从而使得享元对象可以在系统内共享的。

/*** 具体享元角色*/
public class ConcreteFlyweight implements IFlyweight{//内在状态，内在状态不会改变private String intrinsicState;public ConcreteFlyweight(String intrinsicState){this.intrinsicState = intrinsicState;}/*** 业务方法* @param extrinsicState 外在状态*/public void operation(String extrinsicState) {System.out.println("Object address:" + System.identityHashCode(this));System.out.println("IntrinsicState:" + this.intrinsicState);System.out.println("ExtrinsicState:" + extrinsicState);}
}

FlyweightFactory 享元工厂角色
负责创建和管理享元角色。当客户端请求一个享元对象时，享元工厂会检查系统中是否已经存在适当的享元对象，如果存在则直接返回该对象，否则创建一个新的享元对象。
通常通过哈希表（如HashMap）来存储和管理享元对象，以提高对象的检索和创建效率。

/*** 享元工厂*/
public class FlyweightFactory {private static Map<String,IFlyweight> pool = new HashMap<String, IFlyweight>();//内部状态作为缓存的keypublic static IFlyweight getFlyweight(String intrinsicState){if (!pool.containsKey(intrinsicState)){IFlyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(intrinsicState);pool.put(intrinsicState,flyweight);}return pool.get(intrinsicState);}
}

ClientTest 调用类：

public class ClientTest {public static void main(String[] args) {IFlyweight flyweight = FlyweightFactory.getFlyweight("黑桃A");flyweight.operation("地主出的");IFlyweight flyweight1 = FlyweightFactory.getFlyweight("黑桃A");flyweight1.operation("地主出过的");}
}

执行结果输出为：

Object address:1360875712
IntrinsicState:黑桃A
ExtrinsicState:地主出的
Object address:1360875712
IntrinsicState:黑桃A
ExtrinsicState:地主出过的

内部状态与外部状态：

享元模式的关键在于区分内部状态和外部状态。
内部状态是可以在多个对象中共享的，而外部状态是随环境改变而改变的，不能共享。

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举一个下五子棋的例子。
棋子的颜色为内部状态：黑和白；
下棋坐标位置为外部状态：Point(x,y)
假设一局五子棋，黑白双方各落子30枚，如果不用享元，就要new 60个对象。
如果采用享元，只需要2个对象即可。
请看如下设计：
ChessPiece 棋子，作为抽象享元角色，包含了一个落子的方法 placingPiece(Point p)

/*** 抽象棋子*/
public interface ChessPiece {/*** 落子* @param point 落子坐标*/void placingPiece(Point point);
}

WhitePiece 白色棋子，是具体享元角色。

/*** 白色棋子*/
public class WhitePiece implements ChessPiece{private String color = "white";public void placingPiece(Point point) {System.out.println( color +" piece named "+System.identityHashCode(this) + ", placing on "+point.toString());}
}

BlackPiece 黑色棋子，是具体享元角色。

/*** 黑色棋子*/
public class BlackPiece implements ChessPiece{private String color = "black";public void placingPiece(Point point) {System.out.println( color +"piece named "+System.identityHashCode(this) + ", placing on "+point.toString());}
}

Point 是非享元角色，即外部状态。

/*** 棋盘坐标点*/
@Data
public class Point {private String x;private String y;public Point(String x,String y){this.x = x;this.y = y;}@Overridepublic String toString() {return "" +"x='" + x + '\'' +", y='" + y + '\'';}
}

GobangFactory 五子棋工厂，用来提供棋子。

/*** 五子棋工厂类*/
public class GobangFactory {private static Map<String,ChessPiece> pieces = new HashMap<String, ChessPiece>(2);public static ChessPiece getPiece(String color){if(!StringUtils.equalsAny(color,"black","white")){throw new UnsupportedOperationException("拿错棋子了！");}//如果map中还没有棋子，那么添加进去。if(!pieces.containsKey(color)){//如果是白色，就把白子加进mapif("white".equals(color)){ChessPiece piece =new WhitePiece();pieces.put("white",piece);}//如果是黑色，就把黑子加进mapif("black".equals(color)){ChessPiece piece =new BlackPiece();pieces.put("black",piece);}}//取子返回return pieces.get(color);}}

ClientPlay 调用类：

public class ClientPlay {public static void main(String[] args) {ChessPiece piece1 = GobangFactory.getPiece("white");piece1.placingPiece(new Point("10","20"));ChessPiece piece2 = GobangFactory.getPiece("black");piece2.placingPiece(new Point("10","30"));ChessPiece piece3 = GobangFactory.getPiece("white");piece3.placingPiece(new Point("20","40"));ChessPiece piece4 = GobangFactory.getPiece("black");piece4.placingPiece(new Point("20","50"));}
}

执行结果输出为：

white piece named 1725154839, placing on x='10', y='20'
blackpiece named 1670675563, placing on x='10', y='30'
white piece named 1725154839, placing on x='20', y='40'
blackpiece named 1670675563, placing on x='20', y='50'

以上为享元模式全部内容，感谢阅读。