享元模式

1.定义

用来尽可能减少内存使用量，适用于可能存在大量重复对象的场景，来缓存可共享的对象。避免创建过多的对象。
使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。

应用场景：如果项目中有很多完全相同或相似的对象，则可以使用享元模式，节省内存。

核心
享元对象能做到共享的关键就是区分了内部状态和外部状态。

• 内部状态：可以共享，不会随环境变化而变化
• 外部状态：不可以共享，会随环境变化而变化

享元模式.png

例子：
火车购票系统，很多客户端不断访问服务器，服务器去查询数据库，然后返回给客户端；如果每次查询结果都用创建的形式，
那么必将创建大量的对象；比如A-B城市，就那么几趟车，座位也就几种；如果将这些数据缓存起来，就不用每次都创建了。
当数据库查询之后，先从缓存中取，如果没有在创建对象。

2.角色

• 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）：通常是一个接口或者抽象类，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

3.代码实现

例如：围棋中的享元模式，在围棋中，所有的白色或黑色的（形状、大小，颜色都一样）只是位置不同，那像这样的情况，可以使用享元模式。
把颜色、形状、大小给共享出来（内部状态）。位置不共享（外部状态）

享元模式例子.png

FlyWeight（抽象享元类）

/**
 * 享元类接口：可以共享的有颜色，大小，形状
 * FlyWeight（抽象享元类）：通常是一个接口或者抽象类，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。
 */
public interface ChessFlyWeight {
    //这里只设置一个颜色,大小和形状省略
    void setColor(String c);
    String getColor();
    void display(Coordinate c);//显示棋子
}

ConcreteFlyWeight（具体享元类）：为内部状态提供成员变量进行存储

//享元的具体实现：ConcreteFlyWeight（具体享元类）：为内部状态提供成员变量进行存储
class concreteFlyWeight implements ChessFlyWeight{
    private String color;//这里就是为内部状态提供成员变量进行存储
    //构造的时候初始化color属性
    public concreteFlyWeight(String color) {
        super();
        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()+")");
    }
}

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

/**
 * 坐标类（外部状态）：棋子位置
 * 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
 */
public class Coordinate {
    private int x,y;//坐标位置
    public Coordinate(int x, int y) {
        super();
        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;
    }
}

FlyweightFactory（享元工厂类）

/**
 * 享元工厂
 * 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
 */
public class ChessFlyWeightFactory {
    //享元池：存放享元对象
    private static Map<String,ChessFlyWeight> map = new HashMap<String,ChessFlyWeight>();
    //提供一个享元工厂:创建和管理棋子
    public static ChessFlyWeight getChess(String color){
        if (map.get(color) != null ) {
            return map.get(color);
        }else{
            ChessFlyWeight chess = new concreteFlyWeight(color);
            map.put(color, chess);
            return chess;
        }
    }  
}

客户端

public static void main(String[] args) {
    ChessFlyWeight chess1 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");//黑1
    ChessFlyWeight chess2 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");//黑2
    System.out.println(chess1==chess2);//结果为true，相同或相似对象内存中只存在一份
      
    //使用享元的外部状态
    chess1.display(new Coordinate(10, 10));//黑1在10,10的位置
    chess2.display(new Coordinate(20, 20));//黑2在20,20的位置
      
}

输出结果

true

棋子颜色：黑色

棋子位置：(10,10)

棋子颜色：黑色

棋子位置：(20,20)

4.总结

应用场景

比如线程池，数据库连接池，这些都利用享元模式共享了部分属性，在池中操作。

String类的设计也是享元模式

优点：

• 1.极大的减少内存中对象的数量

• 2.相同或相似对象内存中只存在一份，极大的节约资源，提高系统性能

• 3.外部状态相对独立，不影响内部状态

缺点：

• 1.模式较复杂，使程序逻辑复杂化

• 2.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。

5.Android中

android handler的消息队列中消息的不断创建、更新、销毁，可以利用享元模式；