GOF23设计模式之享元模式（flyweight）

一、享元模式概述

　　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，可以通过享元模式，节省内存。

　　享元模式核心：

　　　　（1）享元模式可以共享的、方式高效的支持大量细粒度对象的重用； 

　　　　（2）享元对象能做到共享的关键是区分了内部状态和外部状态：

　　　　　　  ① 内部状态：可以共享，不会随环境变化而改变

　　　　　　  ② 外部状态：不能共享，会随环境变化而改变

二、享元模式实现

　　（1）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。

　　（2）FlyWeight抽象享元类

　　　　  通常是一个接口，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。

　　（3）ConcreteFlyWeight具体享元类

　　　　  内部状态提供成员变量进行存储。

　　（4）UnShareConcreteFlyWeight非共享享元类

　　　　  不能被共享的子类可以设计成非共享享元类。

三、元模式场景导入示例代码

　　场景：围棋中每一个棋子都是一个对象。棋子有如下属性：

　　　　　　　颜色 状态 大小（这些是可以共享的）称之为：内部状态

　　　　　　   位置（这是不可以共享的）称之为：外部状态

/**
 * 抽象享元类FlyWeight
 * @author CL
 *
 */
public interface ChessFlyWeight {
    void setColor(String color);
    String getColor();
    void display(Coordinate c);
}

/**
 * ConcreteFlyWeight具体享元类
 * 内部状态
 * @author CL
 *
 */
class ConcreteChess implements ChessFlyWeight {

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

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

    @Override
    public String getColor() {
        return color;
    }

    @Override
    public void display(Coordinate c) {
        System.out.println("棋子的颜色： "+color);
        System.out.println("棋子的位置： ["+c.getX()+","+c.getY()+"]");
    }
    
}

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

/**
 * 享元工厂类
 * @author CL
 *
 */
public class ChessFlyWeightFactory {
    //享元池
    private static Map<String, ChessFlyWeight> map = 
            new HashMap<String, ChessFlyWeight>();;

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

/**
 * 外部状态
 *     UnShareFlyWeight非共享享元类
 * @author CL
 *
 */
public class Coordinate {
    private int x, 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;
    }
}

　　测试：

/**
 * 测试享元模式
 * @author CL
 *
 */
public class Client {
    
    public static void main(String[] args) {
        ChessFlyWeight c1 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        ChessFlyWeight c2 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        System.out.println(c1);
        System.out.println(c2);    //c1 和 c2 是同一对象
        
        System.out.println("--------------------");
        c1.display(new Coordinate(10, 10));
        c2.display(new Coordinate(20, 20));
    }

}

　　控制台输出：

com.caolei.flyweight.ConcreteChess@759ebb3d
com.caolei.flyweight.ConcreteChess@759ebb3d
--------------------
棋子的颜色： 黑色
棋子的位置： [10,10]
棋子的颜色： 黑色
棋子的位置： [20,20]

四、享元模式优缺点

　　优点：

　　　　（1）极大的减少内存中对象的数量；

　　　　（2）相同或相似对象内存中只存一份，极大的节约资源，提高系统性能；

　　　　（3）外部状态相对独立，不影响内部状态。

　　缺点：

　　　　（1）模式较复杂，使程序逻辑复杂化；

　　　　（2）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较长，用时间换空间。

五、享元模式常见开发应用场景

　　（1）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；

　　（2）String类的设计也是享元模式；

　　（3）…………