Java设计模式之享元模式-CFANZ编程社区

在某些情况下，一个应用程序可能需要大量相似对象，而这些对象的大部分属性是相同的。在这种情况下，创建大量相似对象会占用大量的内存和系统资源，导致系统性能下降。

享元模式的解决方案是共享对象的状态，以减少内存的资源的消耗，它将对象分为两部分：内部状态（Intrinsic State）和外部状态（Extrinsic State）。内部状态是对象共享的部分。而外部状态是每个对象特有的部分。

享元模式通过一个享元工厂（Flyweight Factory）来管理和创建共享对象。当需要一个对象时，工厂会检查是否已经有相同内部状态的对象存在，如果存在则返回已有的对象，否则创建一个新的对象并将其添加到内部对象池中。

优点：享元模式可以显著减少内存消耗，因为共享对象的内部状态只有一份，这可以在需要大量相似对象的情况下节省内存。同时由于共享对象已经存在于池中，创建时间和性能开销也会降低。
权衡：享元模式引入了内部和外部状态的区分，这可能增加了系统的复杂性。此外，对内部状态的共享要考虑线程安全性。
限制：享元模式适用于对象的内部状态相对稳定，而外部状态会变化的情况。如果一个对象的状态完全相同，那么不需要使用享元模式。
可能得后果：通过减少对象的创建和内存占用，系统性能可能会得到提升。但在一些情况下，过度使用享元模式可能会引入不必要的复杂性，因为需要根据具体情况进行权衡。

享元模式在需要大量相似对象的场景中非常有用，例如文字处理软件中的字符对象、图像处理软件中的像素对象等，它可以显著提高系统的性能和资源利用率。

代码实例：

// 享元接口
interface Shape {
    void draw(int x, int y);
}

// 具体享元类
class Circle implements Shape {
    private Color color;

    public Circle(Color color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    public void draw(int x, int y) {
        System.out.println("Drawing a " + color + " circle at (" + x + "," + y + ")");
    }
}

// 享元工厂类
class ShapeFactory {
    private static final Map<Color, Shape> circleMap = new HashMap<>();

    public static Shape getCircle(Color color) {
        Shape circle = circleMap.get(color);

        if (circle == null) {
            circle = new Circle(color);
            circleMap.put(color, circle);
        }

        return circle;
    }
}

// 在这个示例中，我们定义了一个Shape接口和一个具体的Circle类来表示享元对象。
// ShapeFactory类负责管理共享的对象池，并通过getCircle方法返回共享的或新创建的圆形对象。
// 在main函数中，我们随机选择不同的颜色，并使用ShapeFactory获取对应的圆形对象，然后调用draw方法绘制它们。
public class FlyweightPatternExample {
    public static void main(String[] args) {
        Color[] colors = {Color.RED, Color.GREEN, Color.BLUE, Color.YELLOW};

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            Color randomColor = colors[(int) (Math.random() * colors.length)];
            Shape circle = ShapeFactory.getCircle(randomColor);
            circle.draw((int) (Math.random() * 100), (int) (Math.random() * 100));
        }
    }
}