核心思想
- 享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，主要用于减少程序中大量对象的内存消耗。该模式通过共享相同的数据来有效减少内存的使用，适用于对象非常多且可以共享一部分状态的场景。
- 核心：将对象的内部状态和外部状态分离：
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- 内部状态：存储在享元对象内部的、不会改变的状态，通常是可以共享的。
- 外部状态：依赖于环境且变化的状态，不可共享。
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结构
1. Flyweight（享元角色）
- 声明享元对象的接口，通常是不可变的。
2. ConcretFlyweight（具体享元角色）
- 实现 Flyweight 接口，存储共享状态。
3. UnsharedConcreteFlyweight（非共享具体享元角色）
- 非共享的享元对象，一般不是由享元工厂创建。
4. FlyweightFactory（享元工厂）
- 用来管理享元对象的工厂类，确保共享对象的唯一性。
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适用场景
- 存在大量相似对象。
- 对象状态可分为内部、外部状态。
- 节省内存，避免重复创建对象。
优缺点
优点：
- 节省内存：避免重复创建相似对象。
- 提高性能：减少重复创建对象的开销。
缺点：
- 增加复杂性：享元模式、工厂类的设计。
实现步骤
- 将需要改写为享元的类成员变量拆分为两个部分：
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- 内在状态： 包含不变的、 可在许多对象中重复使用的数据的成员变量。
- 外在状态： 包含每个对象各自不同的情景数据的成员变量
- 保留类中表示内在状态的成员变量， 并将其属性设置为不可修改。 这些变量仅可在构造函数中获得初始数值。
- 找到所有使用外在状态成员变量的方法， 为在方法中所用的每个成员变量新建一个参数， 并使用该参数代替成员变量。
- 你可以有选择地创建工厂类来管理享元缓存池， 它负责在新建享元时检查已有的享元。 如果选择使用工厂， 客户端就只能通过工厂来请求享元， 它们需要将享元的内在状态作为参数传递给工厂。
- 客户端必须存储和计算外在状态 （情景） 的数值， 因为只有这样才能调用享元对象的方法。 为了使用方便， 外在状态和引用享元的成员变量可以移动到单独的情景类中。
示例
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// 享元角色
public abstract class AbstractBox {
// 获取图形
public abstract String getShape();
// 显示图形及颜色
public void display(String color){
System.out.println("方块：" + getShape() + "，颜色：" + color);
}
}
// 具体享元角色——I
public class IBox extends AbstractBox{
@Override
public String getShape() {
return "I";
}
}
// 具体享元角色——L
public class LBox extends AbstractBox{
@Override
public String getShape() {
return "L";
}
}
// 具体享元角色——O
public class OBox extends AbstractBox{
@Override
public String getShape() {
return "O";
}
}
// 享元工厂（静态内部类单例方式）
public class BoxFactory {
// 享元对象池
private Map<String, AbstractBox> boxes;
// 私有化构造器
private BoxFactory() {
boxes = new HashMap<>();
boxes.put("L", new LBox());
boxes.put("I", new IBox());
boxes.put("O", new OBox());
}
// 获取享元对象
public AbstractBox getBox(String type) {
return boxes.get(type);
}
// 创建静态内部类
private static class SingletonHolder {
private static final BoxFactory INSTANCE = new BoxFactory();
}
// 获取享元工厂实例
public static BoxFactory getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
}
// 客户端
public class Client {
public static void main(String[] args) {
// 1.获取享元工厂
BoxFactory boxFactory = BoxFactory.getInstance();
// 2.获取享元对象
AbstractBox box1 = boxFactory.getBox("L");
AbstractBox box2 = boxFactory.getBox("I");
AbstractBox box3 = boxFactory.getBox("O");
AbstractBox box4 = boxFactory.getBox("O");
// 3.获取非享元对象并显示
box1.display("red");
box2.display("blue");
box3.display("green");
box4.display("yellow");
// 4.验证享元对象是否共享
System.out.println(box3 == box4);
}
}
在源码中的应用
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与其他模式的关系
- 你可以使用享元模式实现组合模式树的共享叶节点以节省内存。
- 享元展示了如何生成大量的小型对象， 外观模式则展示了如何用一个对象来代表整个子系统。
- 如果你能将对象的所有共享状态简化为一个享元对象， 那么享元就和单例模式类似了。 但这两个模式有两个根本性的不同。
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- 只会有一个单例实体， 但是享元类可以有多个实体， 各实体的内在状态也可以不同。
- 单例对象可以是可变的。 享元对象是不可变的。
