享元模式

目的

实现对象的复用：利用共享的方式来支持大量细粒度的对象，这些对象一部分内部状态是相同的

类图

• Flyweight: 抽象享元类
• ConcreteFlyweight: 具体享元类
• FlyweightFactory: 享元工厂类

实现

抽象享元类

public interface Flyweight {
    // extrinsicState: 外部状态，每个享元对象的外部状态不同
    void doOperation(String extrinsicState);
}

具体享元类

public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    // 内部状态，享元对象共享内部状态
    private String intrinsicState;

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

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

享元工厂类

public class FlyweightFactory {

    private HashMap<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();

    Flyweight getFlyweight(String intrinsicState) {
        if (!flyweights.containsKey(intrinsicState)) {
            Flyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(intrinsicState);
            flyweights.put(intrinsicState, flyweight);
        }
        return flyweights.get(intrinsicState);
    }
}

调用类

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
        Flyweight flyweight1 = factory.getFlyweight("aa");
        Flyweight flyweight2 = factory.getFlyweight("aa");
        flyweight1.doOperation("x");
        flyweight2.doOperation("y");
    }
}

优缺点

享元模式是一个考虑系统性能的设计模式，通过使用享元模式可以节约内存空间，提高系统的性能。

优点

• 极大减少内存中对象的数量，使得相同对象或相似对象在内存中只保存一份。
• 外部状态相对独立，且不会影响其内部状态，从而使得享元对象可以在不同的环境中被共享。

缺点

• 享元模式使得系统更加复杂，需要分离出内部状态和外部状态，这使得程序的逻辑复杂化。
• 为了使对象可以共享，享元模式需要将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间变长。

使用场景

• 一个系统有大量相同或相似的对象，且造成内存的大量耗费。
• 对象的大部分状态都可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中。

使用

Java 利用缓存来加速大量小对象的访问时间，比如常见的 String 的常量池。

• java.lang.Integer#valueOf(int)
• java.lang.Boolean#valueOf(boolean)
• java.lang.Byte#valueOf(byte)
• java.lang.Character#valueOf(char)