Java設計模式11——享元模式

一、適用場景

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　　記憶體屬於稀缺資源，不能隨意浪費。如果在一個系統中有很多個完全相同或相似的物件，我們就可以使用享元模式，讓他們共享一份記憶體即可，不必每個都去例項化物件，從而節省記憶體空間。

二、模式核心

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• 享元模式以共享的方式高效的支援大量細粒度物件的重用。
• 享元物件能做到共享的關鍵是區分了內部狀態和外部狀態。
  
  • 內部狀態：可以共享，不會隨環境改變而改變。
  • 外部狀態：不可以共享，會隨環境改變而改變。

圍棋例子：

每一個圍棋棋子都是一個物件，並都有如下屬性：

三、享元模式結構

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UM類圖：

• FlyWeight抽象享元類：通常是一個介面或抽象類，宣告公共方法，這些方法可以向外界提供物件的內部狀態，設定外部狀態。
• UnsharedConcreteFlyWeight非共享享元類：不能被共享的子類可以設計為非共享享元類。

• ConcreteFlyWeight具體享元類：為內部狀態提供成員變數進行儲存。

• FlyWeightFactory享元工廠類：建立並管理享元物件，享元池一般設計為鍵值對。

圍棋程式碼示例：
FlyWeight抽象享元類:

public interface ChessFlyWeight {
    String getColor();//獲取顏色，內部狀態
    void display(Coordinate c);//展示位置，外部狀態

}  

UnSharedConcreteFlyweight 非共享享元類:

/**
 * 外部狀態：棋子座標位置
 */
public class Coordinate {
    private int x,y;

    public Coordinate(int x, int y) {
        super();
        this.x = x;
        this.y = y;
    }

    public int getX() {
        return x;
    }

    public void setX(int x) {
        this.x = x;
    }

    public int getY() {
        return y;
    }

    public void setY(int y) {
        this.y = y;
    }
}

ConcreteFlyWeight具體享元類:

class ConcreteChess implements ChessFlyWeight{
    private String color;

    public ConcreteChess(String color) {
        super();
        this.color = color;
    }

    public String getColor() {

        return color;
    }

    public void display(Coordinate c) {
        System.out.println("棋子顏色："+color);
        System.out.println("棋子位置"+c.getX()+"-----"+c.getY());

    }

}

FlyWeightFactory享元工廠

public class ChessFlyWeightFactory {
    //享元池
    private static Map<String,ChessFlyWeight> map=new HashMap<String,ChessFlyWeight>();

    public static ChessFlyWeight getChess(String color){
        if(map.get(color)!=null){
            return map.get(color);
        }else{
            ChessFlyWeight cfw=new ConcreteChess(color);
            map.put(color, cfw);
            return cfw;
        }
    }
}

客戶端

public class Client {

    public static void main(String[] args) {
        ChessFlyWeight chess1=ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        ChessFlyWeight chess2=ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
        System.out.println(chess1);
        System.out.println(chess2);

        System.out.println("-----增加外部狀態的處理----");
        chess1.display(new Coordinate(10,10));
        chess2.display(new Coordinate(20,20));

    }

}



//輸出結果
flyweight.ConcreteChess@15db9742
flyweight.ConcreteChess@15db9742
-----增加外部狀態----
棋子顏色：黑色
棋子位置10-----10
棋子顏色：黑色
棋子位置20-----20

從上面的輸出結果可看出chess1,chess2兩個物件使用的是同一個記憶體空間，即它們是同一例項。

　　在JAVA語言中，String型別就是使用了享元模式。String物件是final型別，物件一旦建立就不可改變。在JAVA中字串常量都是存在常量池中的，JAVA會確保一個字串常量在常量池中只有一個拷貝。String a=”abc”，其中”abc”就是一個字串常量。

四、總結

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優點：

• 極大減少記憶體中物件的數量。
• 相同或相似的物件記憶體只保持一份，極大的節約資源，提高系統效能。
• 外部狀態相對獨立，不影響內部變化。

缺點：

• 模式較複雜，使程式邏輯複雜化。
• 為了節省記憶體，共享了內部狀態，分離出了外部狀態，而讀取外部狀態使執行時間變長。用時間換空間。