设计模式（十一）享元模式

场景：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，我们可以通过享元模式，节省内存。

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核心：享元模式以共享的方式高效地支持大量细粒度对象的重用。

　　　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。

　　　　　内部状态：可以共享，不会随环境变化而改变。

　　　　　外部状态：不可以共享，会随环境变化而改变。

例如：

围棋软件设计

每个围棋棋子都是一个对象，有如下属性：颜色、形状、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）

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享元模式实现：

• 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　
• FlyWeight抽象享元类：通常是一个借口或抽象类。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
• ConcreteFlyWeight具体享元类：为内部状态提供成员变量进行存储
• UnsharedConcreteFlyWeight非共享享元类：不能被共享的子类可以设计为非共享享元类

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享元模式开发中的应用场景：

• 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
• String类的设计也是享元模式

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优点：

• 极大减少内存中对象的数量
• 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
• 外部状态相对独立，不影响内部状态

缺点：

• 模式较复杂，使程序逻辑复杂化
• 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变长。用时间换取了空间。

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例：

1. 创建外部状态类

package com.ztq.flyweight;

/***
 * 外部状态UnSharedConcreteFlyWeight
 * @author ZTQ
 *
 */
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;
    }
    
    
}

2. 创建享元接口，并创建具体享元类实现该接口

package com.ztq.flyweight;

/***
 * 享元类
 * @author ZTQ
 *
 */
public interface ChessFlyWeight {
    void setColor(String c);
    String getColor();
    void display(Coordinate c);
}

class ConcreteChess implements ChessFlyWeight{
    
    private String color;
    
    public ConcreteChess(String color){
        this.color = color;
    }
    
    @Override
    public void setColor(String c) {
        this.color = c;
    }

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

    @Override
    public void display(Coordinate c) {
        System.out.println("棋子颜色：" + color);
        System.out.println("棋子位置：" + c.getX() + "---" + c.getY());
    }
    
}

3. 创建享元工厂类

package com.ztq.flyweight;

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

/***
 * 享元工厂类
 * @author ZTQ
 *
 */
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;
        }
    }
}

4. 创建测试类Client

package com.ztq.flyweight;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ChessFlyWeight chess1 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        ChessFlyWeight chess2 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        System.out.println(chess1);
        System.out.println(chess2);
        
        System.out.println("增加外部状态的处理");
        chess1.display(new Coordinate(10, 10));
        chess2.display(new Coordinate(20, 20));
        
    }
}

结果：

com.ztq.flyweight.ConcreteChess@55f33675
com.ztq.flyweight.ConcreteChess@55f33675
增加外部状态的处理
棋子颜色：黑色
棋子位置：10---10
棋子颜色：黑色
棋子位置：20---20

UML图：