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享元模式

说明
分类：计算机

享元模式（Flyweight Pattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式。由于只有 5 种可用的颜色，所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象。

介绍

意图：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

主要解决：在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。

何时使用：1、系统中有大量对象。2、这些对象消耗大量内存。3、这些对象的状态大部分可以外部化。4、这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象来代替。5、系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的。

如何解决：用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象。

关键代码：用 HashMap 存储这些对象。

应用实例：1、JAVA 中的 String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。2、数据库的数据池。

优点：大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。

缺点：提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

使用场景：1、系统有大量相似对象。2、需要缓冲池的场景。

注意事项：1、注意划分外部状态和内部状态，否则可能会引起线程安全问题。2、这些类必须有一个工厂对象加以控制。

实现

我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类 Circle。下一步是定义工厂类 ShapeFactory。

ShapeFactory 有一个 Circle 的 HashMap，其中键名为 Circle 对象的颜色。无论何时接收到请求，都会创建一个特定颜色的圆。ShapeFactory 检查它的 HashMap 中的 circle 对象，如果找到 Circle 对象，则返回该对象，否则将创建一个存储在 hashmap 中以备后续使用的新对象，并把该对象返回到客户端。

FlyWeightPatternDemo 类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息（red / green / blue/ black / white），以便获取它所需对象的颜色。

享元模式的 UML 图

步骤 1

创建一个接口。

Shape.java

public interface Shape { void draw();}

步骤 2

创建实现接口的实体类。

Circle.java

public class Circle implements Shape { private String color; private int x; private int y; private int radius; public Circle(String color){ this.color = color; } public void setX(int x) { this.x = x; } public void setY(int y) { this.y = y; } public void setRadius(int radius) { this.radius = radius; } @Override public void draw() { System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color +", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius); }}

步骤 3

创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象。

ShapeFactory.java

import java.util.HashMap; public class ShapeFactory { private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap<>(); public static Shape getCircle(String color) { Circle circle = (Circle)circleMap.get(color); if(circle == null) { circle = new Circle(color); circleMap.put(color, circle); System.out.println("Creating circle of color : " + color); } return circle; }}

步骤 4

使用该工厂，通过传递颜色信息来获取实体类的对象。

FlyweightPatternDemo.java

public class FlyweightPatternDemo { private static final String colors[] = { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" }; public static void main(String[] args) { for(int i=0; i < 20; ++i) { Circle circle = (Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor()); circle.setX(getRandomX()); circle.setY(getRandomY()); circle.setRadius(100); circle.draw(); } } private static String getRandomColor() { return colors[(int)(Math.random()*colors.length)]; } private static int getRandomX() { return (int)(Math.random()*100 ); } private static int getRandomY() { return (int)(Math.random()*100); }}

步骤 5

执行程序，输出结果：

Creating circle of color : BlackCircle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100Creating circle of color : GreenCircle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100Creating circle of color : WhiteCircle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100Creating circle of color : RedCircle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100Creating circle of color : BlueCircle: Draw() [Color : Blue, x : 13, y :4, radius :100Circle: Draw() [Color : Green, x : 21, y :21, radius :100Circle: Draw() [Color : Blue, x : 55, y :86, radius :100Circle: Draw() [Color : White, x : 90, y :70, radius :100Circle: Draw() [Color : Green, x : 78, y :3, radius :100Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y :89, radius :100Circle: Draw() [Color : Blue, x : 3, y :91, radius :100Circle: Draw() [Color : Blue, x : 62, y :82, radius :100Circle: Draw() [Color : Green, x : 97, y :61, radius :100Circle: Draw() [Color : Green, x : 86, y :12, radius :100Circle: Draw() [Color : Green, x : 38, y :93, radius :100Circle: Draw() [Color : Red, x : 76, y :82, radius :100Circle: Draw() [Color : Blue, x : 95, y :82, radius :100