Java 享元模式

一、定义

运用共享技术来有效地支持大量颗粒度对象的复用，它通过共享已存在的对象来大幅减少需要创建的对象数量，避免大量相似对象的开销，从而提高系统资源的利用率。

享元模式中存在以下两种状态：

1. 内部状态：即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。
2. 外部状态：指随环境改变而改变的不可以共享的部分，享元模式的实现要领就是区分应用中的这两种状态，并将外部状态外部化。

主要角色：

抽象享元角色：通常是一个接口或抽象类，在抽象享元类中声明了具体享元类公共的方法，这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据（内部状态），同时也可以通过这些方法来设置外部数据（外部状态）。

具体享元角色：它实现了抽象享元类，称为享元对象，在具体享元类中为内部状态提供了存储空间，通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个具体享元类提供唯一的享元对象。

非享元角色：并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享，不能被共享的子类可设计为非共享具体享元类，当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过实例化创建。

享元工厂角色：负责创建和管理享元角色，当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检查系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户，如果不存在则创建一个新的享元对象。

二、代码实现

举例：在五子棋中包含了多个“黑棋”和“白棋”，我们开发的过程中不能每创建一个黑白棋都要new一个对象，这样时非常浪费内存的，所以我们采用享元模式来减少对象创建的数量。

抽象享元角色：棋子

public interface ChessPieces {
    void DownPieces(int x,int y);
}

具体享元角色：黑棋

public class BlackPieces implements ChessPieces {

    @Override
    public void DownPieces(int x, int y) {
        System.out.println("我是黑棋：位置在："+x+" "+y);
    }
}

具体享元角色：白棋

public class WhitePieces implements ChessPieces {
    @Override
    public void DownPieces(int x, int y) {
        System.out.println("我是白棋：位置在："+x+" "+y);
    }
}

享元工厂角色：

public class PiecesFactory {
    //存储棋子
    private HashMap<String,ChessPieces> map;

    //初始化
    private PiecesFactory(){
        map = new HashMap<>();
        map.put("black",new BlackPieces());
        map.put("white",new WhitePieces());
    }

    //单例模式
    public static PiecesFactory instance = new PiecesFactory();

    public static PiecesFactory getInstance(){
        return instance;
    }

    //获取棋子
    public ChessPieces getPieces(String type){
        return map.get(type);
    }
}

使用：

    public static void main(String[] args) {
        ChessPieces piece = PiecesFactory.getInstance().getPieces("black");
        piece.DownPieces(1,2);

        ChessPieces piece2 = PiecesFactory.getInstance().getPieces("black");
        piece2.DownPieces(3,4);

        ChessPieces piece3 = PiecesFactory.getInstance().getPieces("black");
        piece3.DownPieces(5,6);

        System.out.println(piece.hashCode());
        System.out.println(piece2.hashCode());
        System.out.println(piece3.hashCode());
    }

输出：

我是黑棋：位置在：1 2
我是黑棋：位置在：3 4
我是黑棋：位置在：5 6
366712642
366712642
366712642

上面代码我们通过享元工厂获取了三次黑棋，并打印了三个黑棋的hashcode，其中1,2; 3,4; 5,6;就是指的非享元角色，它不需要共享但由外部传入，而且三个黑棋的hashcode都是一致的，这就说明我们获取的三个黑棋 都是指向同一个对象。

三、总结

优点：极大减少内存中相似对象的数量，节约系统资源。

缺点：为了使对象可以共享，所以需要将享元对象的部分状态外部化，使程序逻辑变复杂。

使用场景：一个系统中有大量相同或相似的对象造成内存大量的浪费。