结构型设计模式——享元模式

本文介绍: 享元模式是结构型模式中最简单的一个模式，享是共享的意思，元是最小单元或细小的对象的意思。也就是说对一些需要大量重复使用的很细的对象进行缓存，缓存了就可以重复使用，例如Integer类中对整型-128到127进行了缓存，使用的正是享元模式。它有点类似单例模式，不过单例模式只共享一个类的唯一对象，而享元模式是共享多个类的唯一对象。给出定义如下：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、避免大量相似对象的开销，从而提高系统资源的利用率。

享元模式是结构型模式中最简单的一个模式，享是共享的意思，元是最小单元或细小的对象的意思。也就是说对一些需要大量重复使用的很细的对象进行缓存，缓存了就可以重复使用，例如Integer类中对整型-128到127进行了缓存，使用的正是享元模式。它有点类似单例模式，不过单例模式只共享一个类的唯一对象，而享元模式是共享多个类的唯一对象。

给出定义如下：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、避免大量相似对象的开销，从而提高系统资源的利用率。用大白话讲就是如果一个项目中有很多很细很小的对象，那么如果对象太多那么会导致JVM内存利用率低下，所以需要对这些很零散的小对象进行统一管理。

享元（Flyweight ）模式中存在以下两种状态：

内部状态可以理解为对象固有的属性，不能改变，例如俄罗斯方块对象的shape属性，而外部状态是随环境而变化的，例如在不同游戏背景下方块的颜色不一样。因此，对于不变的属性是可以共享的，而变化的属性例如颜色是不可共享的，因为假设现在同时开启了两个不同背景的俄罗斯方块游戏，那么方块的颜色应该是不一样的。

享元模式的主要有以下角色：

俄罗斯方块这个游戏中，需要反复使用到有很多不同的方块（I型，L型，Z型等），每个不同的方块都是一个实例对象，这些对象就要占用很多的内存空间，如果每次出现对象都重新new一个，那么堆上占用的空间就会很多，这里还好俄罗斯方块也就不超过十种，如果是类似于类似于数字游戏的对象呢？每个数字都是一个对象实例，这里仅用俄罗斯方块利用享元模式进行实现。

public abstract class AbstractBox {
    private Character shape;
    private String color;

    public AbstractBox(Character shape){
        this.shape = shape;
    }

    public Character getShape() {
        return shape;
    }

    public String getColor() {
        return color;
    }

    public void setColor(String color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "AbstractBox{" +
                "shape=" + shape +
                ", color='" + color + ''' +
                '}';
    }
}

public class IBox extends AbstractBox{
    public IBox(){
        super('I');
        super.setColor("White");
    }
}


public class LBox extends AbstractBox{
    public LBox(){
        super('L');
        super.setColor("White");
    }
}

public class ZBox  extends  AbstractBox{
    public ZBox(){
        super('Z');
        super.setColor("White");
    }
}

提供了一个工厂类（BoxFactory），用来管理享元对象（也就是AbstractBox子类对象），该工厂类对象只需要一个，所以可以使用单例模式。并给工厂类提供一个获取形状的方法。如此的话，需要方块对象只需要从单例工厂中获取即可，所获取到的对象都是缓存的，不会重复创建，节省大量空间。


public class BoxFactory {
    private static HashMap<Character,AbstractBox> map;

    private BoxFactory(){
        map = new HashMap<>();
        IBox iBox = new IBox();
        LBox lBox = new LBox();
        ZBox zBox = new ZBox();
        map.put('I',iBox);
        map.put('L',lBox);
        map.put('Z',zBox);
    }

    private static class SingletonHolder{
        // 静态内部类实现单例模式，如果不懂请学本系列的单例模式
        private static final BoxFactory INSTANCE = new BoxFactory();
    }
    public static final BoxFactory getInstance(){
        return SingletonHolder.INSTANCE;
    }
    public AbstractBox getBox(Character c){
        return map.get(c);
    }
}


// 客户类，测试调用类
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        BoxFactory instance = BoxFactory.getInstance();
        AbstractBox ibox = instance.getBox('I');
        System.out.println(ibox);
        System.out.println(instance.getBox('Z'));
        System.out.println(instance.getBox('L'));
    }
}