【设计模式】享元模式

简介

假设你在开发一款射击游戏，游戏中有成千上万的子弹需要渲染。如果每个子弹都独立存储颜色、大小等固定属性，会占用大量内存。
享元模式的解决方案是：
将子弹的固定属性（如颜色、形状）提取为共享的“模板”（内部状态），每个子弹实例只存储位置、速度等动态属性（外部状态）。
所有子弹共享同一个模板，避免重复创建相同的对象。

适用场景：

系统中存在大量相似对象，且内存开销较大。
对象的大部分状态可以外部化，仅少部分需要独立存储。
需要缓存池或对象复用的场景（如线程池、字符常量池）。

优点：

大幅减少内存占用。
提高性能（通过共享对象）。
缺点：
需要分离内部状态和外部状态，增加系统复杂度。
线程安全问题需额外处理。

类图

代码

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


// 享元接口
interface BulletType {
void shoot(int x, int y);
}


// 具体享元类：子弹类型
class ConcreteBulletType implements BulletType {
private final String color; // 内部状态（固定）
private final int size;


public ConcreteBulletType(String color, int size) {
this.color = color;
this.size = size;
}


@Override
public void shoot(int x, int y) {
System.out.printf("%s子弹（大小%d）发射到位置 (%d, %d)\n", color, size, x, y);
}
}


// 享元工厂：管理子弹类型
class BulletFactory {
private static final Map<String, BulletType> bulletTypes = new HashMap<>();


public static BulletType getBulletType(String color, int size) {
String key = color + size;
if (!bulletTypes.containsKey(key)) {
bulletTypes.put(key, new ConcreteBulletType(color, size));
System.out.println("创建新子弹类型: " + key);
}
return bulletTypes.get(key);
}
}


// 客户端
public class FlyweightDemo {
public static void main(String[] args) {
BulletType redBullet = BulletFactory.getBulletType("红色", 10);
redBullet.shoot(100, 200);


BulletType blueBullet = BulletFactory.getBulletType("蓝色", 8);
blueBullet.shoot(50, 150);


BulletType redBullet2 = BulletFactory.getBulletType("红色", 10); // 复用已有对象
redBullet2.shoot(300, 400);
}
}

实际场景

Java 的字符串常量池是享元模式的经典应用：相同的字符串字面量共享同一个对象。
public class StringPoolDemo {
public static void main(String[] args) {
String s1 = "Hello"; // 从常量池获取
String s2 = "Hello"; // 复用常量池对象
String s3 = new String("Hello"); // 强制创建新对象


System.out.println(s1 == s2); // true（共享对象）
System.out.println(s1 == s3); // false（不同对象）
}
}