11、享元模式（设计模式笔记）

一、场景

内存属于稀缺资源，不要随便浪费。如果有很多个完全相同或相似的对象，我们可以通过享元模式，节省内存

二、核心

• 享元模式以共享的方式高效地支持大量细粒度对象的重用

• 享元模式能做到共享的关键就是区分了内部状态和外部状态

  • 内部状态：可以共享，不会随环境变化而变化
  • 外部状态：不可以共享，会随环境变化而变化

三、实例：围棋软件设计

每个围棋棋子都是一个对象，有如下属性：颜色、形状、大小这三个属性是可以共享的，而位置属性则不能共享

四、享元模式的实现

• FlyWeightFactory享元工厂类：创建并管理享元对象，享元池一般设计成键值对
• FlyWeight抽象享元类：通常是一个接口或抽象类，声明公共方法，这些方法可以向外界提供对象的内部状态，设置外部状态
• ConcreteFlyWeight具体享元类：为内部状态提供成员变量进行存储
• UnsharedConcreteFlyWeight非共享享元类：不能被共享的子类可以设计为非共享享元类

五、实例：简单实现围棋

ChessFlyWeight.java

package cn.itcast.day242.flyWeight;
//享元类
public interface ChessFlyWeight {
    public void setColor(String color);// 设置颜色

    public String getColor();// 获取颜色

    public void display(Coordinate c);// 显示
}

// 具体享元类
class ConcreteChess implements ChessFlyWeight {

    private String color;// 颜色是共享的

    public ConcreteChess(String color) {
        this.color = color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void display(Coordinate c) {
        System.out.println("棋子颜色：" + color);
        System.out.println("棋子位置：" + c.getX() + "," + c.getY());
    }
}

Coordinate.java

package cn.itcast.day242.flyWeight;
//坐标类:外部状态UnsharedConcreteFlyWeight
public class Coordinate {
    private int x;
    private int y;

    public Coordinate(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;
    }
}

ChessFlyWeightFactory.java

package cn.itcast.day242.flyWeight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

//享元工厂类
public class ChessFlyWeightFactory {
    // 享元池
    private static Map map = new HashMap();

    public static ChessFlyWeight getChess(String color) {
        ChessFlyWeight c = map.get(color);
        if (c != null) {
            return c;
        } else {
            c = new ConcreteChess(color);
            map.put(color, c);
            return c;
        }
    }
}

Client.java

package cn.itcast.day242.flyWeight;
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ChessFlyWeight chess1 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        ChessFlyWeight chess2 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        System.out.println(chess1);
        System.out.println(chess2);
        
        System.out.println("增加外部状态处理");
        chess1.display(new Coordinate(10, 10));
        chess2.display(new Coordinate(20, 20));
    }
}

说明：如上使用方式，我们可以发现上面两个类其实是同一个类，其内部信息（颜色）是共享的，但是其外部信息（坐标）却是独立的。

六、场景

• 享元模式由于其共享的特性，可以在任何池中操作，比如线程池、数据库连接池。String类的设计也是享元模式

七、优点

• 极大减少内存中对象的数量
• 相同或相似对象内存中只存一份，极大的节约资源，提高系统的性能
• 外部状态相对独立，不影响内部状态

八、缺点

• 模式比较复杂，使程序逻辑复杂化
• 为了节省内存，共享了内部状态，分离出外部状态，而读取外部状态使运行时间变长，用时间换空间。