设计模式之享元模式

享元模式

定义

享元模式（Flyweight Pattern）是池技术的重要实现方式，其定义如下：

Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.（使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。）

享元模式的定义为我们提出了两个要求：细粒度的对象和共享对象。我们知道分配太多的对象到应用程序中将有损程序的性能，同时还容易造成内存溢出，那怎么避免呢？就是享元模式提到的共享技术。我们先来了解一下对象的内部状态和外部状态。

要求细粒度对象，那么不可避免地使得对象数量多且性质相近，那我们就将这些对象的信息分为两个部分：内部状态（intrinsic）与外部状态（extrinsic）。

• 内部状态

内部状态是对象可共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变，如我们例子中的id、postAddress等，它们可以作为一个对象的动态附加信息，不必直接储存在具体某个对象中，属于可以共享的部分。

• 外部状态

外部状态是对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可以共享的状态，如我们例子中的考试科目+考试地点复合字符串，它是一批对象的统一标识，是唯一的一个索引值。

Flyweight——抽象享元角色

它简单地说就是一个产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。

ConcreteFlyweight——具体享元角色

具体的一个产品类，实现抽象角色定义的业务。该角色中需要注意的是内部状态处理应该与环境无关，不应该出现一个操作改变了内部状态，同时修改了外部状态，这是绝对不允许的。

unsharedConcreteFlyweight——不可共享的享元角色

不存在外部状态或者安全要求（如线程安全）不能够使用共享技术的对象，该对象一般不会出现在享元工厂中。

FlyweightFactory——享元工厂

职责非常简单，就是构造一个池容器，同时提供从池中获得对象的方法。

享元模式的目的在于运用共享技术，使得一些细粒度的对象可以共享，我们的设计确实也应该这样，多使用细粒度的对象，便于重用或重构。

抽象享元角色一般为抽象类，在实际项目中，一般是一个实现类，它是描述一类事物的方法。在抽象角色中，一般需要把外部状态和内部状态（当然了，可以没有内部状态，只有行为也是可以的）定义出来，避免子类的随意扩展。

优缺点

优点

享元模式是一个非常简单的模式，它可以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，但它同时也提高了系统复杂性，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。

示例代码

public abstract class Flyweight {
    // 内部状态
    private String intrinsic;
    // 外部状态
    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;
    }
}

public class ConcreteFlyweight1 extends Flyweight {
    public ConcreteFlyweight1(String _Extrinsic) {
        super(_Extrinsic);
    }

    @Override
    public void operate() {
        System.out.println("ConcreteFlyweight1.operate");
    }
}
public class ConcreteFlyweight2 extends Flyweight {
    public ConcreteFlyweight2(String _Extrinsic) {
        super(_Extrinsic);
    }

    @Override
    public void operate() {
        System.out.println("ConcreteFlyweight2.operate");
    }
}

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;
    }
}