享元模式 (Flyweight Pattern)
享元模式 (flyweight pattern) 的原始定义是：摒弃了在每个对象中保存所有数据的方式，通过共享多个对象所共有的相同状态，从而让我们能在有限的内存容量中载入更多对象。
享元对象分为两类数据：
- 内部状态: 不可被改变, 可共享
- 外部状态: 可被改变, 不可共享
例如： 生活中的一个共享单车例子，无论是谁在使用/占用，单车本体：轮子、车架等都是一样，不会改变，这些数据是（内部状态）；而是谁在使用/占用，以及使用的时长，费用等是根据具体人而定的，这些数据是（外部状态）
从这个定义中你可以发现，享元模式要解决的核心问题就是节约内存空间，使用的办法是找出相似对象之间的共有特征，然后复用这些特征。所谓“享元”，顾名思义就是被共享的单元。
UML 类图
代码实例
1.抽象享元对象 (共享单车)
/**
* 抽象享元对象
*/
abstract class BikeFlyWeight{int state;//使用状态 1=使用中,0未使用 内部状态//使用abstract void use(String username);//归还abstract void back();//返回使用状态public int getState(){return this.state;}
}2.具体享元对象 (摩拜单车)
/*** 具体享元对象*/
class MoBikeFlyWeight extends BikeFlyWeight{private String bikeId;private String username;public MoBikeFlyWeight(String bikeId){this.bikeId = bikeId;}@Overridevoid use(String username) {this.username = username;System.out.println(bikeId+" 号单车, "+ username + ", 使用中");state = 1;}@Overridevoid back() {System.out.println(bikeId+" 号单车, "+ username + ", 已归还");state = 1;}
}
3.享元工厂 (缓冲池)
它充当一个池子的作用, 客户端从它这里获取享元对象, 以便复用对象;
public class BikeFlyWeightFactory {private static BikeFlyWeightFactory instance = new BikeFlyWeightFactory();private static BikeFlyWeightFactory getInstance(){return instance; }private Set<BikeFlyWeight> pool = new HashSet<>();private BikeFlyWeightFactory(){//初始化缓存池for (int i = 0; i < 5; i++) {pool.add( new MoBikeFlyWeight("mo-"+i ));}}public BikeFlyWeight getBike(){for (Iterator<BikeFlyWeight> iterator = pool.iterator(); iterator.hasNext(); ) {BikeFlyWeight next = iterator.next();if (next.getState() == 0 ){return next;}}return null;}
}
测试
public static void main(String[] args) {BikeFlyWeightFactory instance = getInstance();BikeFlyWeight bike = instance.getBike();bike.use("张三");BikeFlyWeight bike2 = instance.getBike();bike2.use("李四");bike.back();//张三归还BikeFlyWeight bike3 = instance.getBike();//张三归还了, 获取到 1 号对象, 复用了资源bike3.use("王五");}
// out
// mo-1 号单车, 张三, 使用中
// mo-2 号单车, 李四, 使用中
// mo-1 号单车, 张三, 已归还
// mo-1 号单车, 王五, 使用中
享元模式 (Flyweight Pattern) 总结
享元模式通过共享技术实现相同或者相似对象的重用,在逻辑上每一个出现的字符都有一个对象与之对应,然而在物理上他们却是共享同一个享元对象.
关键角色
- 抽象享元对象
- 具体享元对象
- 享元工厂
享元模式的优缺点
享元模式的优点
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极大减少内存中相似或相同对象数量，节约系统资源，提供系统性能
比如，当大量商家的商品图片、固定文字（如商品介绍、商品属性）在不同的网页进行展示时，通常不需要重复创建对象，而是可以使用同一个对象，以避免重复存储而浪费内存空间。由于通过享元模式构建的对象是共享的，所以当程序在运行时不仅不用重复创建，还能减少程序与操作系统的 IO 交互次数，大大提升了读写性能。
-
享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态
享元模式的缺点
- 为了使对象可以共享，需要将享元对象的部分状态外部化，分离内部状态和外部状态，使程序逻辑复杂
享元模式的适用场景
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一个系统有大量相同或者相似的对象，造成内存的大量耗费。
注意: 在使用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池，而这需要耗费一定的系统资源，因此，应当在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式。
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在 Java 中，享元模式一个常用的场景就是，使用数据类的包装类对象的 valueOf() 方法。比如，使用 Integer.valueOf() 方法时，实际的代码实现中有一个叫 IntegerCache 的静态类，它就是一直缓存了 -127 到 128 范围内的数值，如下代码所示，你可以在 Java JDK 中的 Integer 类的源码中找到这段代码。