设计模式之享元模式详解

文章目录

• 设计模式之享元模式详解
• 一、什么是享元模式
• 二、享元模式的角色组成
• 三、享元模式应用场景
• 四、享元模式示例
• 五、享元模式优缺点

一、什么是享元模式

享元模式（Flyweight Pattern） 也称为轻量级模式 是对象池的一种实现。类似于线程池，线程池可以避免不停的创建和销毁对象消耗性能。减少了对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。其宗旨是共享细粒度对象，将多个对同一对象的访问集中起来，不必为每个访问者创建一个独立的对象，以此来降低内存的消耗，属于结构型模式。享元模式把一个对象的状态分成内部状态和外部状态，内部状态即是不变的，外部状态是变化的，然后通过共享不变的部分，达到减少对象数量并节约内存的目的。其本质是缓存共享对象，降低内存消耗。

二、享元模式的角色组成

• 抽象享元角色（Flyweight）： 享元对象抽象基类或者接口，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或者实现；
• 具体享元角色（Concrete Flyweight）： 实现抽象角色定义的业务，该角色的内部状态处理应该与环境无关，不能出现一个操作改变内部状态，同时修改了外部状态；
• 享元工厂（Flyweight Factory）： 负责管理享元对象池和创建享元对象

三、享元模式应用场景

当系统中多处需要同一组信息时，可以把这些信息封装到一个对象中，然后对该对象进行缓存，这样一个对象就可以提供给多处需要使用的地方，避免大量同一对象的多次创建，消耗大量内存空间。享元模式其实就是工厂模式的一个改进机制，享元模式同样要求创建一个或者一组对象，并且就是通过工厂方法生成对象的，只不过享元模式中为工厂方法增加了缓存这一功能。主要总结为一下应用场景：
    1、常常应用于系统底层的开发，以便解决系统的性能问题
    2、系统有大量相似对象、需要缓冲池的场景
像生活中中介机构的房源共享、全国社保联网等场景

四、享元模式示例

我们先创建一个抽象享元角色IFlyweight：

/**
 * 抽象享元角色
 */
public interface IFlyweight {

    void operation(String extrinsicState);

}

创建具体享元角色ConcreteFlyweight：

/**
 * 具体享元角色
 */
public class ConcreteFlyweight implements IFlyweight {
    
    private String intrinsicState;

    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }

    public void operation(String extrinsicState) {
        System.out.println("Object address: " + System.identityHashCode(this));
        System.out.println("IntrinsicState: " + this.intrinsicState);
        System.out.println("ExtrinsicState: " + extrinsicState);
    }
}

创建一个享元工厂FlyweightFactory：

/**
 * 享元工厂
 */
public class FlyweightFactory {
    private static Map<String, IFlyweight> pool = new HashMap<String, IFlyweight>();

    /**
     * 因为内部状态具备不变性，因此作为缓存的键
     */
    public static IFlyweight getFlyweight(String intrinsicState) {
        if (!pool.containsKey(intrinsicState)) {
            IFlyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(intrinsicState);
            pool.put(intrinsicState, flyweight);
        }
        return pool.get(intrinsicState);
    }
    
}

编写测试类：

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        IFlyweight flyweight1 = FlyweightFactory.getFlyweight("aa");
        IFlyweight flyweight2 = FlyweightFactory.getFlyweight("bb");
        flyweight1.operation("a");
        flyweight2.operation("b");
    }
}

代码测试，控制台输出:

五、享元模式优缺点

• 优点
  • 减少对象的创建，降低内存中对象的数量，降低系统的内存，提高效率
  • 减少内存之外的其他资源占用
• 缺点
  • 关注内、外部状态、关注线程安全问题
  • 使得系统、程序的逻辑复杂化