Java设计模式（十二）享元模式

一、概述

享元模式是一种结构型设计模式，旨在通过共享对象来有效地支持大量细粒度的对象。享元模式通过将对象的状态分为内部状态（可共享）和外部状态（不可共享），从而减少了系统中对象的数量，节省了内存空间，并提高了性能。

二、代码

以下是一个示例代码，说明享元模式的使用：

//1.享元接口
public interface Flyweight {
    void operation();
}
//2.具体享元类
public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private String key;

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

    @Override
    public void operation() {
        System.out.println("享元对象的键值是: " + key);
    }
}
//3.享元工厂类
public class FlyweightFactory {
    private Map<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        if (flyweights.containsKey(key)) {
            return flyweights.get(key);
        } else {
            Flyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(key);
            flyweights.put(key, flyweight);
            return flyweight;
        }
    }
}
//4.测试类
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        //享元工厂
        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();

        //从工厂获取键值是key1的享元对象
        Flyweight flyweight1 = factory.getFlyweight("key1");
        flyweight1.operation();

        //从工厂获取键值是key2的享元对象
        Flyweight flyweight2 = factory.getFlyweight("key2");
        flyweight2.operation();

        //再次获取键值是key1的享元对象
        Flyweight flyweight3 = factory.getFlyweight("key1");
        flyweight3.operation();

        System.out.println("flyweight1 和 flyweight3 是同一个对象吗: " + (flyweight1 == flyweight3));
    }
}

在上述代码中，我们有一个享元工厂类 FlyweightFactory，它负责管理和提供享元对象。工厂维护了一个 flyweights 的集合，用于存储已经创建的享元对象。在获取享元对象时，工厂首先检查集合中是否已存在对应的享元对象，如果存在则直接返回，否则创建一个新的享元对象并存储到集合中。

Flyweight 是享元接口，定义了享元对象的操作方法。在示例中，我们有一个具体的享元类 ConcreteFlyweight，它实现了 Flyweight 接口。具体享元类包含一个内部状态 key，用于标识享元对象。

在测试代码中，我们首先创建一个享元工厂对象 FlyweightFactory。然后通过工厂获取享元对象，并调用其 operation() 方法来执行操作。我们可以看到，当获取相同的内部状态时，工厂会返回同一个享元对象，这是因为享元模式通过共享对象来节省内存空间。

通过使用享元模式，我们可以减少系统中对象的数量，节省了内存空间，并提高了性能。享元模式适用于需要创建大量细粒度对象的场景，通过共享对象的方式降低了系统的内存占用和对象创建的开销。它在需要创建大量相似对象且这些对象的状态可以分为内部状态和外部状态时非常有用。享元模式能够有效地支持大规模的对象共享，提高系统的性能和资源利用率。

然而，需要注意的是，享元模式引入了对象共享的概念，可能会增加系统的复杂性。由于享元对象的状态是共享的，因此在使用享元对象时需要注意对其状态的处理，避免出现并发访问和状态混乱的问题。

总结而言，享元模式通过共享对象来减少系统中对象的数量，节省内存空间，并提高系统性能。它是一种高效利用资源的设计模式，特别适用于需要创建大量细粒度对象的场景。

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