设计模式-享元模式

一、定义

享元模式（Flyweight Pattern）是池技术的重要实现方式，其定义如下：Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.（使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。）

享元模式的定义为我们提出了两个要求：细粒度的对象和共享对象。我们知道分配太多的对象到应用程序中将有损程序的性能，同时还容易造成内存溢出，那怎么避免呢？就是享元模式提到的共享技术。我们先来了解一下对象的内部状态和外部状态。

要求细粒度对象，那么不可避免地使得对象数量多且性质相近，那我们就将这些对象的信息分为两个部分：内部状态（intrinsic）与外部状态（extrinsic）。

• 内部状态

内部状态是对象可共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变，它们可以作为一个对象的动态附加信息，不必直接储存在具体某个对象中，属于可以共享的部分。

• 外部状态

外部状态是对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可以共享的状态。

有了对象的两个状态，我们就可以来看享元模式的通用类图，如图所示。

享元模式的通用类图

类图也很简单，我们先来看我们享元模式角色名称。

• Flyweight——抽象享元角色

它简单地说就是一个产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。

• ConcreteFlyweight——具体享元角色

具体的一个产品类，实现抽象角色定义的业务。该角色中需要注意的是内部状态处理应 该与环境无关，不应该出现一个操作改变了内部状态，同时修改了外部状态，这是绝对不允 许的。

• unsharedConcreteFlyweight——不可共享的享元角色

不存在外部状态或者安全要求（如线程安全）不能够使用共享技术的对象，该对象一般 不会出现在享元工厂中。

• FlyweightFactory——享元工厂

职责非常简单，就是构造一个池容器，同时提供从池中获得对象的方法。

享元模式的目的在于运用共享技术，使得一些细粒度的对象可以共享，我们的设计确实 也应该这样，多使用细粒度的对象，便于重用或重构。我来看享元模式的通用代码，先看抽 象享元角色。

//抽象享元角色

public abstract class Flyweight { 
    //内部状态 
    private String intrinsic; 
    //外部状态 
    protected final String Extrinsic; 
    //要求享元角色必须接受外部状态 
    public Flyweight(String _Extrinsic){
        this.Extrinsic = _Extrinsic;
    }
    //定义业务操作
    public abstract void operate();
    //内部状态的getter/setter 
    public String getIntrinsic() {
        return intrinsic;
    }
    public void setIntrinsic(String intrinsic) {
        this.intrinsic = intrinsic;
    }
}

抽象享元角色一般为抽象类，在实际项目中，一般是一个实现类，它是描述一类事物的 方法。在抽象角色中，一般需要把外部状态和内部状态（当然了，可以没有内部状态，只有 行为也是可以的）定义出来，避免子类的随意扩展。

//具体享元角色

public class ConcreteFlyweight1 extends Flyweight{ 
    //接受外部状态
    public ConcreteFlyweight1(String _Extrinsic){
        super(_Extrinsic);
    }
    //根据外部状态进行逻辑处理
    public void operate(){
        //业务逻辑
    }
} 

public class ConcreteFlyweight2 extends Flyweight{ 
    //接受外部状态
    public ConcreteFlyweight2(String _Extrinsic){
        super(_Extrinsic);
    }
    //根据外部状态进行逻辑处理
    public void operate(){
        //业务逻辑
    }
}

这很简单，实现自己的业务逻辑，然后接收外部状态，以便内部业务逻辑对外部状态的依赖。注意，我们在抽象享元中对外部状态加上了final关键字，防止意外产生，什么意外？获得了一个外部状态，然后无意修改了一下，池就混乱了！

在程序开发中，确认只需要一次赋值的属性则设置为final类型，避免无意修改导 致逻辑混乱，特别是Session级的常量或变量。

//享元工厂

public class FlyweightFactory {
    //定义一个池容器
    private static HashMap pool= new HashMap();
    //享元工厂
    public static Flyweight getFlyweight(String Extrinsic){ 
    //需要返回的对象
    Flyweight flyweight = null;
    //在池中没有该对象 
    if(pool.containsKey(Extrinsic)){
        flyweight = pool.get(Extrinsic);
    } else { 
        //根据外部状态创建享元对象
        flyweight = new ConcreteFlyweight1(Extrinsic); 
        //放置到池中
        pool.put(Extrinsic, flyweight);
        }
    return flyweight;
    }
}

二、应用

2.1 优点和缺点

享元模式是一个非常简单的模式，它可以大大减少应用程序创建的对象，降低程序内存 的占用，增强程序的性能，但它同时也提高了系统复杂性，需要分离出外部状态和内部状 态，而且外部状态具有固化特性，不应该随内部状态改变而改变，否则导致系统的逻辑混 乱。

2.2 使用场景

在如下场景中则可以选择使用享元模式。

• 系统中存在大量的相似对象。
• 细粒度的对象都具备较接近的外部状态，而且内部状态与环境无关，也就是说对象没 有特定身份。
• 需要缓冲池的场景。