享元模式

享元模式概述

享元模式（Flyweight Pattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。
享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。

引入应用示例帮助理解该模式

代码示例

package com.xnn;
/**
    *   形状接口(抽象享元角色) 是所有具体享元类的超类，为具体享元类规定出需要实现的公共接口
    *   类(接口)描述：
 * @author xnn
 * 2018年11月5日下午10:06:38
 */
public interface Shape {
   void draw();
}

package com.xnn;
/**
    *   圆形类  实现Shape接口    是具体的享元角色
    *   类(接口)描述：
 * @author xnn
 * 2018年11月5日下午10:09:34
 */
public class Circle implements Shape {
   private String color;
   private int x;
   private int y;
   private int radius;
 
   public Circle(String color){
      this.color = color;     
   }
 
   public void setX(int x) {
      this.x = x;
   }
 
   public void setY(int y) {
      this.y = y;
   }
 
   public void setRadius(int radius) {
      this.radius = radius;
   }
/**
   * 绘画方法
 */
public void draw() {
	 System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color 
	         +", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius);	
} 
}

package com.xnn;
import java.util.HashMap;
/**
 *   享元工厂角色  负责创建和管理享元角色   该角色必须保证享元对象可以被系统适当的共享
 *   类(接口)描述：
* @author xnn
* 2018年11月5日下午10:10:45
*/
public class ShapeFactory {
	//具体享元角色的map集合，color作为键，Shape的实现类 (即具体的享元角色)作为值
   private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap<>();
   //得到具体享元角色的方法，传入参数是color(因此Circle类中只提供了color域的构造器)
   public static Shape getCircle(String color) {
	   //根据键获取值
      Circle circle = (Circle)circleMap.get(color);
      //检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象
      
      if(circle == null) {
    	  //如果没有，享元工厂角色就要适当的创建一个合适的享元对象。
         circle = new Circle(color);
         circleMap.put(color, circle);
         System.out.println("Creating circle of color : " + color);
      }
      //如果有，直接返回这个享元对象
      return circle;
   }
}

package com.xnn;
/**
     * 客户端角色   
    *   类(接口)描述：
 * @author xnn
 * 2018年11月5日下午10:13:49
 */
public class FlyweightPatternDemo {
   private static final String colors[] = 
      { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
   public static void main(String[] args) {
 
      for(int i=0; i < 20; ++i) {
         Circle circle = 
            (Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
         circle.setX(getRandomX());
         circle.setY(getRandomY());
         circle.setRadius(100);
         circle.draw();
      }
   }
   private static String getRandomColor() {
      return colors[(int)(Math.random()*colors.length)];
   }
   private static int getRandomX() {
      return (int)(Math.random()*100 );
   }
   private static int getRandomY() {
      return (int)(Math.random()*100);
   }
}

上述例子所表现出来的类的结构图：

运行结果：

模式中的角色

由上述例子，我们可以看出该模式中有这样几个角色

对此模式的总结

模式意图

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

模式主要解决

在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。

模式何时使用

1、系统中有大量对象；
2、这些对象消耗大量内存；
3、这些对象的状态大部分可以外部化；
4、这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象来代替；
5、系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的。

模式如何实现

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。

模式关键代码

用 HashMap 存储这些对象。

模式应用实例

1、JAVA 中的 String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面；
2、数据库的数据池。

模式优点

大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。

模式缺点

提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

模式使用场景

1、系统有大量相似对象；
2、需要缓冲池的场景。

模式注意事项

1、注意划分外部状态和内部状态，否则可能会引起线程安全问题；
2、这些类必须有一个工厂对象加以控制。