设计模式——享元模式

在阎宏博士的《JAVA与模式》一书中开头是这样描述享元（Flyweight）模式的：Flyweight在拳击比赛中指最轻量级，即“蝇量级”或“雨量级”，这里选择使用“享元模式”的意译，是因为这样更能反映模式的用意。享元模式是对象的结构模式。享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。

针对系统中存在的大量重复对象，享元模式通过减少重复对象创建的数量，来减少内存占用和提高性能。通过享元模式设计，提取出对象中的共享部分，将可变的部分放在客户端控制。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。
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享元模式的核心是：共享与分离，共享对象中不变的部分，分离对象中可变的部分**。享元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态(Internal State)和外蕴状态(External State)。

• 内蕴状态是存储在享元对象内部的，并且是不会随环境的改变而有所不同。因此，一个享元可以具有内蕴状态并可以共享。
• 外蕴状态是随环境的改变而改变的、不可以共享的。享元对象的外蕴状态必须由客户端保存，并在享元对象被创建之后，在需要使用的时候再传入到享元对象内部。外蕴状态不可以影响享元对象的内蕴状态，它们是相互独立的。

UML图

FlyWeightPattern.png

组成角色：

• 抽象享元角色(FlyWeight)：定义出具体享元角色要实现的方法，通过这个接口可以接收并作用于外部状态。通过这个接口传入外部的状态，在享元对象的方法处理中可能会使用这些外部状态数据。
• 具体享元角色(ConcreteFlyWeight)：实现抽象享元角色所规定出的接口。如果有内蕴状态的话，必须负责为内蕴状态提供存储空间。
• 享元工厂(FlyweightFactory)角色 ：本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共享。当一个客户端对象调用一个享元对象的时候，享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象。如果已经有了，享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象；如果系统中没有一个适当的享元对象的话，享元工厂角色就应当创建一个合适的享元对象。

案例场景

生活中我们都会通过导航软件进行导航。比如，一个人在A地搜索去B地的路线，另外一个人也搜索从A地到B地的路线，在这个过程中，就可以利用享元模式，只创建一个对象供使用，避免大量重复的对象创建。在一个路线规划中，使用的路线方式有：公交车、出租车、步行，这些都是可以共享的内蕴状态，而地点A、B则是外蕴状态。

创建抽象享元类和具体享元类

/**
 * 定义抽象享元类，抽象出接口
 * @author Iflytek_dsw
 *
 */
abstract class NaviInfo {
    public abstract void showNaviInfo(String navitype);
}

class NaviTypeInfo extends NaviInfo{
    private String from,dest;
    public NaviTypeInfo(String from, String dest) {
        super();
        this.from = from;
        this.dest = dest;
    }

    @Override
    public void showNaviInfo(String navitype) {
        if(navitype.equals("出租车")){
            System.out.println("从"+from + "到" + dest + "使用出租车需要1小时");
        }else if(navitype.equals("公交车")){
            System.out.println("从"+from + "到" + dest + "使用公交车需要2小时");
        }
    }
}

创建享元工厂

public class NaviTypeFactory {
    private static Map<String,NaviInfo> map = new HashMap<String, NaviInfo>();
    
    public static NaviInfo getNaviInfo(String from, String dest){
        String key = from +"-" + dest;
        if(map.containsKey(key)){
            System.out.println("使用缓存的对象");
            return map.get(key);
        }else{
            System.out.println("使用新创建的对象");
            NaviTypeInfo naviTypeInfo = new NaviTypeInfo(from,dest);
            map.put(key, naviTypeInfo);
            return naviTypeInfo;
        }
    }
}

客户端

public class Client {

    /**
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) {
        NaviInfo naviInfo = NaviTypeFactory.getNaviInfo("科学大道", "客运西站");
        naviInfo.showNaviInfo("出租车");
        NaviInfo naviInfo1 = NaviTypeFactory.getNaviInfo("科学大道", "客运西站");
        naviInfo1.showNaviInfo("公交车");
    }
}

通过上面的实例可以看到，通过将外部可变的进行抽象，然后通过参数传递过来创建标志对象，并进行缓存起来，最后根据共享部分进行获取对应的操作。

享元模式的优缺点

• 享元模式的优点在于它大幅度地降低内存中对象的数量。但是，它做到这一点所付出的代价也是很高的：
• 享元模式使得系统更加复杂。为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，这使得程序的逻辑复杂化。
• 享元模式将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长。