《设计模式修炼真经》13 — 享元模式

1、定义

享元模式的定义：运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。它通过共享已经存在的对象来大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似类的开销，从而提高系统资源的利用率。

享元（Flyweight）模式是池技术的重要实现，是我们平时最常用的设计模式之一，常用于对象缓存复用；

享元模式的定义提出了两个要求：细粒度和共享对象。因为要求细粒度，所以不可避免地会使对象数量多且性质相近，那么就将这些对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态。

内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元信息内部，并且不回随环境的改变而改变；

外部状态指对象得以依赖的一个标记，随环境的改变而改变，不可共享；

比如，连接池中的连接对象，保存在连接对象中的用户名、密码、连接URL等信息，在创建对象的时候就设置好了，不会随环境的改变而改变，这些为内部状态。而当每个连接要被回收利用时，我们需要将它标记为可用状态，这些为外部状态。

2、类图

享元模式的通用类图很简单，如下：

享元模式主要包括以下角色：

• 抽象享元角色（Flyweight）：是所有的具体享元类的基类，为具体享元规范需要实现的公共接口，非享元的外部状态以参数的形式通过方法传入；
• 具体享元（Concrete Flyweight）角色：实现抽象享元角色中所规定的接口；
• 非享元（Unsharable Flyweight)角色：是不可以共享的外部状态，它以参数的形式注入具体享元的相关方法中；
• 享元工厂（Flyweight Factory）角色：负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检査系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户；如果不存在的话，则创建一个新的享元对象；

3、代码实现

享元模式 的Java代码实现如下：

//抽象享元角色（产品的抽象类）
public abstract class Flyweight {
    //内部状态
    private String intrinsic;
    //外部状态  final防止被内部修改，可以看成是对象的唯一标识，即key
    protected final String Extrinsic;
    //要求享元角色必须接受外部状态
    public Flyweight(String _Extrinsic){
        this.Extrinsic = _Extrinsic;
    }
    //定义业务操作
    public abstract void operate();
    //内部状态的getter/setter
    public String getIntrinsic() {
        return intrinsic;
    }
    public void setIntrinsic(String intrinsic) {
        this.intrinsic = intrinsic;
    }
}
//具体享元角色
public class ConcreteFlyweight1 extends Flyweight{
    //接受外部状态
    public ConcreteFlyweight1(String _Extrinsic){
        super(_Extrinsic);
    }
    //根据外部状态进行逻辑处理
    public void operate(){
        //业务逻辑
    }
}
public class ConcreteFlyweight2 extends Flyweight{
    //接受外部状态
    public ConcreteFlyweight2(String _Extrinsic){
        super(_Extrinsic);
    }
    //根据外部状态进行逻辑处理
    public void operate(){
        //业务逻辑
    }
}

//享元工厂,非常简单，主要功能为从对象容器中拿出对象复用
public class FlyweightFactory {
    //定义一个池容器
    private static HashMap<String,Flyweight> pool= new HashMap<String,Flyweight>();
    //享元工厂
    public static Flyweight getFlyweight(String Extrinsic){
        //需要返回的对象
        Flyweight flyweight = null;
        //在池中没有该对象
        if(pool.containsKey(Extrinsic)){
           flyweight = pool.get(Extrinsic);
        }else{
           //根据外部状态创建享元对象
           flyweight = new ConcreteFlyweight1(Extrinsic);
           //放置到池中
           pool.put(Extrinsic, flyweight);
        }
        return flyweight;
    }
}      

4、特点

优点：

大大减少应用程序创建的对象，降低程序内存的占用，增强程序的性能；

缺点：

需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固化特性，不应该随内部状态改变而改变，否则导致系统的逻辑混乱，增加了系统复杂性；

5、适用场景

享元模式通常适用于以下场景：

1. 系统中存在大量的相似对象；
2. 细粒度的对象都具备较接近的外部状态，而且内部状态与环境无关，也就是说对象没有特定身份；
3. 需要缓冲池的场景；

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