享元模式

面向对象技术可很好地解决一些灵活性或可扩展性问题，但在很多情况下需要在系统中增加类和对象的个数。当对象数量太多时，将导致运行代价过高，带来性能下降等问题。享元模式正是为解决这一类问题而诞生的。

定义

享元模式Flyweight Pattern又称为轻量级模式，是对象池的一种实现，类似于线程池，线程池可以避免不停的创建和销毁多个对象，消耗性能，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。其宗旨是共享细粒度对象，将多个对同一对象的访问集中起来，不必为每个访问者创建一个单独的对象，以此来降低内存的消耗，属于结构型模式。

享元模式把一个对象的状态分成内部状态和外部状态，内部状态即是不变的，外部状态是变化的；然后通过共享不变的部分，达到减少对象数量并节约内存的目的，享元模式模式的本质是缓存共享对象，降低内存消耗。

实现

享元模式有三个参与角色：

• 抽象享元角色(Flyweight)：享元对象抽象基类或接口，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现
• 具体享元角色(ConcreteFlyweight)：实现抽象角色定义的业务，该角色的内部状态处理应该与环境无关，不能出现会有一个操作改变内部状态，同时修改了外部状态
• 享元工厂(FlyweightFactory)：负责管理享元对象池和创建享元对象

抽象享元角色

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;
    }
}

具体享元角色

public class ConcreteFlyweight extends Flyweight {
    // 接受外部状态
    public ConcreteFlyweight(String extrinsic) {
        super(extrinsic);
    }
    // 根据外部状态进行逻辑处理
    public void operate() {
        // 业务逻辑
    }
}

享元工厂

public class FlyweightFactory {
    //定义一个池容器
    private static HashMap<String, Flyweight> pool = new HashMap<>();

    //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)) {
            return pool.get(extrinsic);
        } else {
            //根据外部状态创建享元对象
            flyweight = new ConcreteFlyweight(extrinsic);
            //放置到池中
            pool.put(extrinsic, flyweight);
        }
        return flyweight;
    }
}

优点

• 减少对象的创建，降低内存中对象的数量，降低系统的内存占用，增强程序的性能
• 减少内存之外的其他资源占用

缺点

• 需要关注内、外部状态、关注线程安全问题
• 提高了系统复杂性，使系统、程序的逻辑复杂化

应用

当系统中多处需要同一组信息时，可把这些信息封装到一个对象中，然后对该对象进行缓存，这样一个对象就可以提供给多处需要使用的地方，避免大量同一对象的多次创建，消耗大量内存空间。

享元模式其实就是工厂模式的一个改进机制，享元模式同样要求创建一个或一组对象，并且就是通过工厂方法生成对象的，只不过享元模式中为工厂方法增加了缓存这一功能。主要总结为以下应用场景：

• 常常应用于系统底层的开发，以便解决系统的性能问题
• 系统有大量相似对象
• 需要缓冲池的场景

扩展

• JVM中的常量池、Integer、Long等包装对象也用到了享元模式