23种设计模式之享元模式

享元模式

1、定义

享元模式：运用共享技术有效的支持大量细粒度对象的复用

2、享元模式结构

• Flyweight（抽象享元类）：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（状态），同时也可以通过这些方法来设置外部数据（状态）
• ConcreteFlyweight（具体享元类）：实现抽象享元类，其实例称为享元对象，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
• UnsharedConcreteFlyweight（非共享具体享元类）：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。可直接通过实例化创建
• FlyweightFactory（享元工厂类）：用于创建并管理享元对象

3、示例

开发一个围棋软件，会发现棋子的形状大小完全相同，只是颜色和位置不同。如果每个棋子都作为一个独立的对象存储在内存中，会导致需要大量的内存空间，为了解决这个问题，可以用到享元模式

围棋棋子类

public abstract class IgoChessman {
    public abstract String getColor();

    public void display() {
        System.out.println("棋子颜色:" + this.getColor());
    }
}

黑子、白子具体实现类

public class BlackIgoChessman extends IgoChessman{
    @Override
    public String getColor() {
        return "黑色";
    }
}

public class WhiteIgoChessman extends IgoChessman {
    @Override
    public String getColor() {
        return "白色";
    }
}

棋子工厂类 使用了单例模式对其进行设计

public class IgoChessmanFactory {

    private static IgoChessmanFactory instance = new IgoChessmanFactory();
    private static Hashtable hashtable;

    private IgoChessmanFactory() {
        hashtable = new Hashtable();
        IgoChessman black,white;
        black = new BlackIgoChessman();
        hashtable.put("black", black);
        white = new WhiteIgoChessman();
        hashtable.put("white", white);
    }

    public static IgoChessmanFactory getInstance() {
        return instance;
    }

    public IgoChessman getIgoChessman(String color) {
        return (IgoChessman) hashtable.get(color);
    }
}

Client

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        IgoChessman black1, black2, white1, white2;
        IgoChessmanFactory factory;

        factory = IgoChessmanFactory.getInstance();

        black1 = factory.getIgoChessman("black");
        black2 = factory.getIgoChessman("black");
        System.out.println("判断两颗黑子是否相同：" + (black1 == black2));

        white1 = factory.getIgoChessman("white");
        white2 = factory.getIgoChessman("white");
        System.out.println("判断两颗白子是否相同：" + (white1 == white2));

        black1.display();
        white1.display();
    }
}

输出结果

判断两颗黑子是否相同：true
判断两颗白子是否相同：true
棋子颜色:黑色
棋子颜色:白色

4、享元模式优缺点

4.1优点

• 可以减少内存中对象的数量，节约系统资源，提高系统性能（String类）
• 享元模式的外部状态相对独立，不会影响其内部状态，从而使享元对象可以再不同环境中被使用

4.2缺点

• 使系统变得复杂，需要分离出内部状态和外部状态
• 为了使对象可以共享，需要将享元对象的部分状态外部化，读取外部状态将使运行时间变长

5、享元模式适用环境

当都具备下列情况时，使用Flyweight模式：

1.一个应用程序使用了大量的对象。

2.完全由于使用大量的对象，造成很大的存储开销。

3.对象的大多数状态都可变为外部状态。

4.如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象。

5.应用程序不依赖于对象标识。Flyweight对象可以被共享。