享元模式

一、享元模式基本介绍

       享元模式也叫蝇量模式，运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象 。它常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中，有我们需要的则直接拿来用，避免重复创建。如果没有我们需要的，则新创建一个 。

      享元模式能够解决重复对象内存的浪费问题。当系统中有大量相似对象，可以创建缓冲池而不需要总是创建新对象。当需要对象时可以从缓冲池中拿，这样可以降低系统内存，同时提高效率 。享元模式经典的应用场景就是池技术，String常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用。享元模式是池技术的重要实现方式 。

二、享元模式原理

享元模式原理图如下所示：

说明：

1）FlyWeight：是抽象的享元角色，它是产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态（频繁变化的对象）和内部状态（固定不变的状态）的接口或实现

2）ConcreteFlyWeight：是具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义的相关业务

3）UnshareConcreteFlyWeight：是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂

4）FlyWeightFactory：享元工厂类，用于构建一个池容器（集合），同时提供从池中获取对象的相关方法

三、享元模式的两种状态

       享元模式提出了两个要求：细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了，即将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，存储在享元对象内部且不会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，是随环境改变而改变、不可共享的状态。

       举个例子：围棋理论上有361个空格可以放棋子，每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏。如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象可以减少到只有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题。

四、享元模式例子

      展示网站项目需求：小型的外包项目，给客户A做一个产品展示网站，客户A的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网站，但要求都有些不同：1）有的客户要求以新闻的形式发布；2）有的客户要求以博客的形式发布；3）有的客户希望以微信公众号的形式发布。

      使用传统方案解决网站展示项目：1）直接复制粘贴一份，然后根据客户不同要求，进行定制修改；2）给每个网站租用一个空间；3）方案设计示意图如下：

       对于这些网站，它们结构相识度很高，而且都不是高访问量网站。如果分成多个虚拟空间来处理，相当于一个相同网站的实例对象很多，造成服务器的资源浪费。我们可以把它们整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达到共享，减少服务器资源；对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易。

      使用享元模式来解决网站展示项目，类图如下所示：

代码如下所示：

创建WebSite抽象类及其子类：

public abstract class WebSite{
    //抽象方法
    abstract void use();
}

public class ContreteWebSite extends WebSite{

    //网站发布的形式，内部状态
    private String type = "";

    public ConteteWebSite(String type){
        this.type = type;
    }

    public void use(User user){
        System.out.println("网站的发布形式为：" + type + "在使用中...，使用者是" + user.getName());
    }
}

创建WebSiteFactory类：

public class WebSiteFactory{

    //集合，充当池的作用
    private HashMap pool = new HashMap<>();

    public WebSite getWebSiteCategory(String type){
        if(!pool.containsKey(type)){
            //就创建一个网站，并放入到池中
            pool.put(type, new ConcreteWebSite());
        }
        return (WebSite)pool.get(type);
    }

    //获取网站分类的总数(池中有多少个网站类型)
    public int getWebSiteCount(){
        return pool.size();
    }
}

创建用户类：

public class User{

    private String name;

    public void setName(String name){
        this.name = name;
    }

    public String getName(){
        return name;
    }

}

创建Client类：

public class Client{

    public void void main(String[] args){
        //创建一个工厂类
        WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();

        //客户要一个以新闻形式发布的网站
        WebSite webSite = factory.getWebSiteCategory("新闻");
        webSite.use(new User("Jachen"));

        //客户要一个以博客形式发布的网站
        WebSite webSite2 = factory.getWebSiteCategory("博客");
        webSite2.use(new User("Tom"));

        //客户要一个以微信公众号形式发布的网站
        WebSite webSite3 = factory.getWebSiteCategory("微信公众号");
        webSite3.use(new User("Jack"));
    }
}

五、享元模式在JDK中应用

      Java的Integer类使用了享元模式。Interger的valueOf方法中，先判断值是否在IntegerCache中，如果不在，就创建新的Integer，否则就直接从缓存池返回，所以valueOf方法就使用到了享元模式。

六、享元模式的注意事项和细节

1）享元模式可以这样理解，“享”就表示共享，“元”表示对象

2）系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，我们就可以考虑选用享元模式

3）用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用HashMap/HashTable存储

4）享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率

5）享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态，内部状态具有固化特性，不应该随着外部状态的改变而改变，这是我们使用享元模式需要注意的地方

6）使用享元模式，注意划分内部状态和外部状态，并且需要由一个工厂类加以控制

7）享元模式经典的引用场景是缓冲池，比如String常量池、数据库连接池