【设计模式--结构型--享元模式】

享元模式

定义

运用共享技术来有效的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减少需要创建的对象数量，避免大量相似的对象的开销，从而提高系统资源的利用率。

结构

• 享元（Flyweight）模式存在一下两种状态
  • 内部状态：即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。
  • 外部状态：指随着环境改变的不可以共享的部分。享元模式的实现要领就是区分应用中的这两种状态，并将外部状态外部化。
• 角色：
  • 抽象享元角色（Flyweight）：通常是一个接口或者抽象类，在抽象享元类中声明了具体享元类公共的方法，这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据（内部状态），同时也可以通过这些方法来设置外部数据（外部状态）。
  • 具体享元角色（Concrete Flyweight）：它实现了抽象享元类，称为享元对象；在具体享元类中为内部状态提供了存储空间。通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个具体享元类提供唯一的享元对象。
  • 非享元角色（Unsharable Flyweight）：并不是所有的抽象享元类的子类都要被共享，不能被共享的子类可设计为非共享具体享元类；当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过实例化创建。

实现案例

俄罗斯方块：如果每一个不同的方块都是一个实例对象，这些对象就要占用很多内存空间，下面利用享元模式实现。

/**
 * 抽象享元角色
 */
public abstract class AbstractBox {

    // 获取图形的方法
    public abstract String getShape();

    // 显示图形及颜色
    public void display(String color){
        System.out.println("方块形状："+getShape()+"，颜色："+color);
    }
}

/**
 * 具体享元角色
 */
public class IBox extends AbstractBox{
    @Override
    public String getShape() {
        return "I";
    }
}

/**
 * 具体享元角色
 */
public class LBox extends AbstractBox{
    @Override
    public String getShape() {
        return "L";
    }
}

/**
 * 具体享元角色
 */
public class ZBox extends AbstractBox{
    @Override
    public String getShape() {
        return "Z";
    }
}

/**
 * 工厂类 将该类设计为单例
 */
public class BoxFactory {
    private HashMap<String, AbstractBox> map;

    // 在构造方法中初始化
    private BoxFactory() {
        map = new HashMap<>();
        map.put("I",new IBox());
        map.put("L",new LBox());
        map.put("Z",new ZBox());
    }

    private  static BoxFactory factory = new BoxFactory();

    public static BoxFactory getInstance(){
        return factory;
    }
    // 根据名称获取图形对象
    public AbstractBox getShape(String name){
        return map.get(name);
    }
}

public class Test01 {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取I图形对象
        AbstractBox i = BoxFactory.getInstance().getShape("I");
        i.display("蓝色");
        i.getShape();

        AbstractBox z = BoxFactory.getInstance().getShape("Z");
        z.display("黄色");
        z.getShape();

        AbstractBox l = BoxFactory.getInstance().getShape("L");
        l.display("红色");
        l.getShape();

        AbstractBox l2 = BoxFactory.getInstance().getShape("L");
        l.display("绿色");
        l2.getShape();

        System.out.println("两次获取到的L图形是否是同一个对象：" + (l==l2) );
    }
}

优缺点

• 优点：
  • 极大减少内存中相似或相同对象数量，节约系统资源，提高系统性能。
  • 享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态
• 缺点：
  • 为了使对象可以共享，需要将享元对象的部分状态外部化，分离内部状态和外部状态使程序逻辑复杂

使用场景

• 一个系统有大量相同或相似的对象，造成内存大量耗费。
• 对象的大部分状态都可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中。
• 在使用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池，而这需要一定的系统资源，因此，应当在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式。