設計模式之享元模式（Flyweight Pattern）

What:

使用共享的方式高效的支援大量的細粒度的對象。

Why:

優點：

1.減少建立的對象數量，減少記憶體占用和提高性能；

2.享元模式的外部狀态相對獨立，而且不會影響其内部狀态，進而使得享元對象可以在不同的環境中被共享。

缺點：

1.享元模式使得系統更加複雜，需要分離出内部狀态和外部狀态，這使得程式的邏輯複雜化；

2.為了使對象可以共享，享元模式需要将享元對象的狀态外部化，而讀取外部狀态使得運作時間變長。

Where:

1、系統有大量相似對象。

2、需要緩沖池的場景。

How:

在學習使用享元模式之前，我們需要先了解幾個角色。

FlyWeight：定義共享對象的功能。

ConcreteFlyWeight：共享對象的具體實作。

FlyWeightFactory：封裝共享對象工廠。

示例：以王者榮耀的角色建立為例，通過建立角色的過程進一步體會享元模式。(FlyWeight接口并非一定需要，分了簡便Demo中省略)

Hero類：英雄的屬性

public class Hero {

    private String heroClass;//英雄職業

    private String name;//角色名字

    private long attack;//攻擊力

    private long defence;//防禦力

    public Hero() {
    }

    //省略get、set方法
    
    public void create() {
        System.out.println("職業：" + this.getHeroClass() + "\n"
                + "建立的角色：" + this.getName() + "\n"
                + "角色屬性：" + "\n"
                + "攻擊力：" + this.getAttack() + "\n"
                + "防禦力：" + this.getDefence() + "\n");
    }
}
           

HeroFactory類：建立英雄的工廠

public class HeroFactory {

    public HashMap<String,Hero> map = new HashMap();

    public Hero factory(String heroClass){
        Hero hero = map.get(heroClass);
        if(hero == null){
            hero = new Hero();
            map.put(heroClass,hero);
        }
        return hero;
    }
}
           

Test類：測試類

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        HeroFactory heroFactory = new HeroFactory();

        String fashi = "法師";
        String sheshou = "射手";

        Hero hero1 = heroFactory.factory(fashi);
        hero1.setHeroClass(fashi);
        hero1.setName("王昭君");
        hero1.setAttack(1000);
        hero1.setDefence(100);
        hero1.create();


        Hero hero2 = heroFactory.factory(fashi);
        hero2.setHeroClass(fashi);
        hero2.setName("嬴政");
        hero2.setAttack(1200);
        hero2.setDefence(180);
        hero2.create();


        Hero hero3 = heroFactory.factory(sheshou);
        hero3.setHeroClass(sheshou);
        hero3.setName("後裔");
        hero3.setAttack(1500);
        hero3.setDefence(100);
        hero3.create();

        System.out.println("輸出各對象的位址：");
        System.out.println(hero1);
        System.out.println(hero2);
        System.out.println(hero3);
    }
}
           

輸出結果：

職業：法師
建立的角色：王昭君
角色屬性：
攻擊力：1000
防禦力：100

職業：法師
建立的角色：嬴政
角色屬性：
攻擊力：1200
防禦力：180

職業：射手
建立的角色：後裔
角色屬性：
攻擊力：1500
防禦力：100

輸出各對象的位址：
FlyweightPattern.Hero@4554617c
FlyweightPattern.Hero@4554617c
FlyweightPattern.Hero@74a14482
           

總結

通過輸出的對象位址可知，同一職業的英雄對象不會重複建立。也就是說，在享元模式下，可以避免重複建立相同或者相似的對象，這樣可以減少記憶體和提高程式的效率。

了解更多設計模式：

設計模式系列

參考資料:

《大話設計模式》

https://www.runoob.com/design-pattern/flyweight-pattern.html

http://c.biancheng.net/view/1371.html