Java设计模式之享元模式(Flyweight Pattern)详解
作者：小威要向诸佬学习呀
享元模式概念
享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，旨在减少对象的数量，以节省内存空间和提高性能。它通过共享相同或相似状态的多个对象来减少对象的数量。享元模式通常用于大量创建细粒度对象的场景。
享元模式使用场景
在享元模式中，我们创建一个工厂类（Flyweight Factory），该工厂类对外提供获取享元对象的方法。享元对象包含两部分属性：内部状态（Intrinsic State）和外部状态（Extrinsic State）。内部状态指不随外界环境改变而改变的共享部分，外部状态指随着环境的改变而改变的部分。
当客户端需要一个享元对象时，它向工厂类请求一个对象，工厂类会首先查询对象池中是否已经有该对象的实例。如果有，就直接返回对象池中的实例；如果没有，则创建一个新的实例并将其放入对象池中，同时返回给客户端。
享元模式优缺点
享元模式的优点在于，它可以大大减少系统中对象的数量，从而提高系统的性能和内存利用率。它也可以使得代码更加简洁，易于维护和扩展。
但是，享元模式也有一些缺点，在某些情况下，它可能会牺牲部分内存以换取性能的提升。同时，由于享元对象通常是不可变的对象，因此可能会对系统中的某些业务逻辑造成影响。
享元模式代码案例
下面以一个具体例子，比如制作黑白棋游戏来进一步说明：
对于黑白棋这个游戏来说，我们需要大量的棋子对象，如果为每一个棋子都单独创建一个对象，那么系统的性能和内存开销都会非常大。而使用享元模式，我们可以将一些相同的棋子对象共享起来，只需要保存其内部和外部状态区分即可。例如，黑方和白方用不同颜色的棋子，但同一颜色的棋子之间是可以互相替换的。
定义棋子类Piece
public interface Piece {
void put(int x, int y);
}
public class BlackPiece implements Piece {
@Override
public void put(int x, int y) {
System.out.println("在坐标 (" + x + ", " + y + ") 放置了一个黑棋子");
}
}
public class WhitePiece implements Piece {
@Override
public void put(int x, int y) {
System.out.println("在坐标 (" + x + ", " + y + ") 放置了一个白棋子");
}
}以上代码实现了两个具体的棋子类：BlackPiece 和 WhitePiece。它们都实现了 Piece 接口，并重写了其中的 put() 方法，用于在指定坐标放棋子。
实现享元工厂类PieceFactory
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class PieceFactory {
private final Map<String, Piece> map = new HashMap<>();
public Piece getPiece(String color) {
Piece piece = map.get(color);
if (piece == null) {
switch (color) {
case "black":
piece = new BlackPiece();
break;
case "white":
piece = new WhitePiece();
break;
default:
throw new IllegalArgumentException("Unsupported color: " + color);
}
map.put(color, piece);
}
return piece;
}
}以上代码实现了一个操作棋子对象的共享工厂PieceFactory，其中使用了HashMap来保存已经创建过的棋子对象。直接调用getPiece()方法即可根据颜色获取相应的棋子对象。如果该颜色的棋子对象不存在，则创建一个新的棋子对象并存入map中，否则直接从map中获取棋子对象。
在客户端中使用享元模式
public class Client {
public static void main(String[] args) {
PieceFactory factory = new PieceFactory();
Piece black1 = factory.getPiece("black");
black1.put(1, 1);
Piece black2 = factory.getPiece("black");
black2.put(2, 2);
Piece white1 = factory.getPiece("white");
white1.put(3, 3);
Piece white2 = factory.getPiece("white");
white2.put(4, 4);
}
}在上面的代码中，我们可以看到一个完整的享元模式实现。在客户端中，我们只需要获取工厂类中提供的共享对象即可，通过调用 put() 方法来为棋子设置坐标。
通过以上例子，我们可以看出享元模式的优点：它大幅度减少内存占用并提高了系统性能，对于类似的大量重复对象的场景非常友好。
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