享元模式的使用场景
在面向对象程序设计过程中，有时会面临要创建大量相同或相似对象实例的问题。创建那么多的对象将会耗费很多的系统资源，它是系统性能提高的一个瓶颈。
例如，围棋和五子棋中的黑白棋子，图像中的坐标点或颜色，局域网中的路由器、交换机和集线器，教室里的桌子和凳子等。这些对象有很多相似的地方，如果能把它们相同的部分提取出来共享，则能节省大量的系统资源，这就是享元模式的产生背景。
享元模式的定义与特点
享元（Flyweight）模式的定义：运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。它通过共享已经存在的对象来大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似类的开销，从而提高系统资源的利用率。
享元模式的主要优点是：相同对象只要保存一份，这降低了系统中对象的数量，从而降低了系统中细粒度对象给内存带来的压力。
其主要缺点是：
- 为了使对象可以共享，需要将一些不能共享的状态外部化，这将增加程序的复杂性。
- 读取享元模式的外部状态会使得运行时间稍微变长。
享元模式的结构与实现
享元模式的定义提出了两个要求，细粒度和共享对象。因为要求细粒度，所以不可避免地会使对象数量多且性质相近，此时我们就将这些对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态。
- 内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元信息内部，并且不回随环境的改变而改变；
- 外部状态指对象得以依赖的一个标记，随环境的改变而改变，不可共享。
比如，连接池中的连接对象，保存在连接对象中的用户名、密码、连接URL等信息，在创建对象的时候就设置好了，不会随环境的改变而改变，这些为内部状态。而当每个连接要被回收利用时，我们需要将它标记为可用状态，这些为外部状态。
享元模式的本质是缓存共享对象，降低内存消耗。
模式的结构
享元模式的主要角色有如下。
- 抽象享元角色（Flyweight）：是所有的具体享元类的基类，为具体享元规范需要实现的公共接口，非享元的外部状态以参数的形式通过方法传入。
- 具体享元（Concrete Flyweight）角色：实现抽象享元角色中所规定的接口。
- 非享元（Unsharable Flyweight)角色：是不可以共享的外部状态，它以参数的形式注入具体享元的相关方法中。
- 享元工厂（Flyweight Factory）角色：负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检査系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户；如果不存在的话，则创建一个新的享元对象。
图 1 是享元模式的结构图，其中：
- UnsharedConcreteFlyweight 是非享元角色，里面包含了非共享的外部状态信息 info；
- Flyweight 是抽象享元角色，里面包含了享元方法 operation(UnsharedConcreteFlyweight state)，非享元的外部状态以参数的形式通过该方法传入；
- ConcreteFlyweight 是具体享元角色，包含了关键字 key，它实现了抽象享元接口；
- FlyweightFactory 是享元工厂角色，它是关键字 key 来管理具体享元；
- 客户角色通过享元工厂获取具体享元，并访问具体享元的相关方法。
模式的实现
享元模式的实现代码如下：
public class FlyweightPattern {
public static void main(String[] args) {
FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
Flyweight f01 = factory.getFlyweight("a");
Flyweight f02 = factory.getFlyweight("a");
Flyweight f03 = factory.getFlyweight("a");
Flyweight f11 = factory.getFlyweight("b");
Flyweight f12 = factory.getFlyweight("b");
f01.operation(new UnsharedConcreteFlyweight("第1次调用a。"));
f02.operation(new UnsharedConcreteFlyweight("第2次调用a。"));
f03.operation(new UnsharedConcreteFlyweight("第3次调用a。"));
f11.operation(new UnsharedConcreteFlyweight("第1次调用b。"));
f12.operation(new UnsharedConcreteFlyweight("第2次调用b。"));
}
}
//非享元角色
class UnsharedConcreteFlyweight {
private String info;
UnsharedConcreteFlyweight(String info) {
this.info = info;
}
public String getInfo() {
return info;
}
public void setInfo(String info) {
this.info = info;
}
}
//抽象享元角色
interface Flyweight {
public void operation(UnsharedConcreteFlyweight state);
}
//具体享元角色
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
private String key;
ConcreteFlyweight(String key) {
this.key = key;
System.out.println("具体享元" + key + "被创建！");
}
public void operation(UnsharedConcreteFlyweight outState) {
System.out.print("具体享元" + key + "被调用，");
System.out.println("非享元信息是:" + outState.getInfo());
}
}
//享元工厂角色
class FlyweightFactory {
private HashMap<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<String, Flyweight>();
public Flyweight getFlyweight(String key) {
Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(key);
if (flyweight != null) {
System.out.println("具体享元" + key + "已经存在，被成功获取！");
} else {
flyweight = new ConcreteFlyweight(key);
flyweights.put(key, flyweight);
}
return flyweight;
}
}
程序运行结果如下：
具体享元a被创建！ 具体享元a已经存在，被成功获取！ 具体享元a已经存在，被成功获取！ 具体享元b被创建！ 具体享元b已经存在，被成功获取！ 具体享元a被调用，非享元信息是:第1次调用a。 具体享元a被调用，非享元信息是:第2次调用a。 具体享元a被调用，非享元信息是:第3次调用a。 具体享元b被调用，非享元信息是:第1次调用b。 具体享元b被调用，非享元信息是:第2次调用b。
版权所有丨如未注明 , 均为原创丨本网站采用BY-NC-SA协议进行授权 , 转载请注明设计模式-结构型模式(六)享元模式！
