享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象地复用，它通过已经存在的对象来大幅度减少需要创建地对象地数量，避免大量相似对象的开销，从而提高系统的利用率。

享元模式存在的两种状态

• 内部状态：不会随着环境改变而改变的可共享的部分
• 外部状态：指随着环境改变而改变的不可共享的部分

享元模式主要角色：

• 抽象享元角色（Flyweight）：通常是一个接口或者抽象类，在抽象享元类中声明具体享元类的公共方法，这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据，同时也可以通过这些方法来设置外部数据
• 具体享元角色：（ConcreteFlyweight）：它实现了抽象享元类，称为享元对象。在具体享元类为内部状态提供了存储空间，通常可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个享元对象提供唯一的享元对象
• 非享元角色（UnsharableFlyweight）：并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享，不能被共享的子类可设计为非享元类。当需要一个非共享具体享元类时可以直接通过实例化创建
• 享元工厂角色（Flyweight Factory）：负责创建和管理享元角色。当客户请求一个享元角色时， 享元工厂检查系统中是否存在符合要求的享元对象。如果存在就提供给客户，如果不存在就创建一个新的享元对象

【案例】

俄罗斯方块中有I、L、O、T等形状的方块，如果每个方块都创建一个对象那么就要占用很多的内存空间。可以利用享元模式进行实现 每个方块都有形状和颜色两个属性，形状是可共享的部分，所以图形就是内部状态，颜色就是外部状态

public class FlyweightTest {
    public static void main(String[] args) {
        BoxFactory factory = BoxFactory.getInstance();
        AbstractBox box1 = factory.getShape("I");
        box1.display("蓝色");
        AbstractBox box2 = factory.getShape("L");
        box2.display("绿色");
        AbstractBox box3 = factory.getShape("O");
        box3.display("黄色");
        AbstractBox box4 = factory.getShape("O");
        box4.display("红色");
        System.out.println("两个O图形对象是否为同一个对象"+(box3 == box4));
    }
}
abstract class AbstractBox{ //抽象享元角色类
    //获取图形的方法
    public abstract String getShape();
    //显示图形及颜色
    public void display(String color){System.out.println("方块形状:"+getShape()+",方块颜色："+color);}
}
class IBox extends AbstractBox{//I图形类(具体享元角色)
    public String getShape() {return "I";}
}
class LBox extends AbstractBox{//L图形类(具体享元角色)
    public String getShape() {return "L";}
}
class OBox extends AbstractBox{//O图形类(具体享元角色)
    public String getShape() {return "O";}
}
class TBox extends AbstractBox{//T图形类(具体享元角色)
    public String getShape() {return "T";}
}
class BoxFactory{ //工厂类
    private HashMap<String,AbstractBox> map;
    private static BoxFactory factory = new BoxFactory();
    private BoxFactory() {
        this.map = new HashMap<>();
        map.put("I",new IBox());
        map.put("L",new LBox());
        map.put("O",new OBox());
        map.put("T",new TBox());
    }
    //根据名称返回图形对象
    public AbstractBox getShape(String name){return map.get(name);}
    public static BoxFactory getInstance(){return factory;}
}

【运行结果】

方块形状:I,方块颜色：蓝色
方块形状:L,方块颜色：绿色
方块形状:O,方块颜色：黄色
方块形状:O,方块颜色：红色
两个O图形对象是否为同一个对象true

Process finished with exit code 0

享元模式的优缺点

• 优点：
  1、极大减少了内存中相似或相同对象数量，节约了系统资源
  2、享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态。
• 缺点：
  为了使对象可以共享，需要将享元对象的部分状态外部化，分离内部状态和外部状态，使程序逻辑复杂

使用场景

1、 一个系统有大量相同或者相似的对象
2、对象的大部分状态可以外部化，可以将这些外部状态传入到对象中
3、在使用享元模式使需要维护一个存储享元对象的享元池，而这需要耗费一定的系统资源，因此在需要多次重复使用享元对象时才值得用享元模式