13，享元模式（FlyWeight）

13.1，問題引入

13.1.1，展示網站專案需求

​ 小型的外包專案，給客戶A做一個產品展示網站，客戶A的朋友覺得效果不錯，也需要這樣的產品展示網站，但是需求有些變化：

• 有客戶要求以新聞的形式釋出
• 有客戶要求以部落格的形式釋出
• 有客戶要求以微信小程式的形式釋出

13.1.2，傳統方式解決網站專案

• 直接將專案複製一份，根據不同客戶的需求，進行定製化修改
  

13.1.3，問題分析

• 需要的網站相似度很高，而且都不是高訪問量網站，如果分成多個虛擬機器進行部署，相當於一個相同網站的例項有很多，造成伺服器資源浪費
• 可以將程式碼和資料整合到一個網站中，對於硬碟，記憶體，CPU等資源進行共享，減少伺服器資源

13.2，享元模式基本概述

• 享元模式，也叫蠅量模式：運用共享技術有效的支援大量細粒度的物件。“享”表示共享，“元”表示物件
• 常用於系統底層開發，解決系統的效能問題。像資料庫連線池，裡面都是已經建立好的資料庫連線物件，這些連線物件在我們需要的時候可以直接拿來用，避免重新建立，如果沒有我們需要的，則新建立一個
• 享元模型能夠解決重複物件的記憶體浪費問題，當系統中存在大量的物件需要緩衝池時。不需要不斷的建立新物件，可以直接從緩衝池中拿。可以降低系統記憶體，提升效率。如JVM中的常量池
• 在JDK中的應用，Integer的快取池-127~127

13.3，類圖

• FlyWeightFactory：享元工廠，用於提供一個池容器，並從池中獲取物件的方法
• IFlyWeight：享元抽象介面，提供產品的抽象介面，並同時定義出物件內部狀態和外部狀態的介面和實現
• FlyWeight：具體享元角色，共享的角色，即具體的產品類，實現內部狀態，內部狀態角色是被享元工廠託管的角色
• UnsharedFlyWeight：特殊享元角色，不可共享的角色，實現外部狀態，該部分不會被享元工廠託管

13.4，內部狀態和外部狀態

• 享元模式提出了兩個要求：細粒度和共享物件，這就涉及到內部狀態和外部狀態了
• 內部狀態是物件共享出來的資訊，儲存在享元物件內並不會隨著環境的不同而改變
• 外部狀態是物件得以依賴的一個標記，隨環境改變而改變，不可共享的狀態
• 舉例：圍棋理論上是有361個空位可以放棋子，每盤棋都有可能有兩三百個棋子產生，因為記憶體空間有限，一臺伺服器很難支撐更多的玩家玩圍棋遊戲，如果用享元模式來處理棋子，則棋子物件減少到兩個，空棋盤共用，具體的棋盤佈局是特殊角色

13.5，程式碼實現

• IFlyWeight：享元角色頂層類

  package com.self.designmode.flyweight;
  
  /**
   * 享元模式頂層介面
   * @author PJ_ZHANG
   * @create 2020-08-22 21:16
   **/
  public interface IFlyWeight {
  
      void use();
  
      void setUnsharedFlyWeight(UnsharedFlyWeight unsharedFlyWeight);
  
  }
  

• FlyWeight：具體角色

  package com.self.designmode.flyweight;
  
  /**
   * 享元模式: 具體角色
   * @author PJ_ZHANG
   * @create 2020-08-22 21:20
   **/
  public class FlyWeight implements IFlyWeight {
  
      private String type = "";
  
      private UnsharedFlyWeight unsharedFlyWeight = null;
  
      public FlyWeight(String type) {
          this.type = type;
      }
  
      @Override
      public void use() {
          System.out.println("享元具體角色: " + type);
          if (null != unsharedFlyWeight) {
              unsharedFlyWeight.use();
          }
      }
  
      @Override
      public void setUnsharedFlyWeight(UnsharedFlyWeight unsharedFlyWeight) {
          this.unsharedFlyWeight = unsharedFlyWeight;
      }
  
  }
  

• UnsharedFlyWeight：特殊角色

  package com.self.designmode.flyweight;
  
  /**
   * 享元模式: 特殊角色
   * @author PJ_ZHANG
   * @create 2020-08-22 21:26
   **/
  public class UnsharedFlyWeight implements IFlyWeight {
  
      private String type = "";
  
      private UnsharedFlyWeight unsharedFlyWeight = null;
  
      public UnsharedFlyWeight(String type) {
          this.type = type;
      }
  
      @Override
      public void use() {
          System.out.println("享元特殊角色: " + type);
          if (null != unsharedFlyWeight) {
              unsharedFlyWeight.use();
          }
      }
  
      @Override
      public void setUnsharedFlyWeight(UnsharedFlyWeight unsharedFlyWeight) {
          this.unsharedFlyWeight = unsharedFlyWeight;
      }
  
  }
  

• FlyWeightFactory：享元工廠

  package com.self.designmode.flyweight;
  
  import java.util.Map;
  import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
  
  /**
   * 享元工廠, 獲取具體享元角色
   * @author PJ_ZHANG
   * @create 2020-08-22 21:16
   **/
  public class FlyWeightFactory {
  
      private static Map<String, FlyWeight> map = new ConcurrentHashMap<>(16);
  
      private static Map<String, UnsharedFlyWeight> unsharedMap = new ConcurrentHashMap<>(16);
  
      public static FlyWeight getFlyWeight(String type) {
          if (!map.containsKey(type)) {
              map.put(type, new FlyWeight(type));
          }
          return map.get(type);
      }
  
      public static UnsharedFlyWeight getUnsharedFlyWeight(String type) {
          if (!unsharedMap.containsKey(type)) {
              unsharedMap.put(type, new UnsharedFlyWeight(type));
          }
          return unsharedMap.get(type);
      }
  
  }
  

• Client：客戶端

  package com.self.designmode.flyweight;
  
  /**
   * 享元模式
   * @author PJ_ZHANG
   * @create 2020-08-22 21:02
   **/
  public class Client {
  
      public static void main(String[] args) {
          FlyWeight flyWeight = FlyWeightFactory.getFlyWeight("新聞");
          UnsharedFlyWeight unsharedFlyWeight = FlyWeightFactory.getUnsharedFlyWeight("特殊");
          flyWeight.setUnsharedFlyWeight(unsharedFlyWeight);
          flyWeight.use();
          System.out.println("----------------------------");
          flyWeight = FlyWeightFactory.getFlyWeight("部落格");
          unsharedFlyWeight = FlyWeightFactory.getUnsharedFlyWeight("特殊");
          flyWeight.setUnsharedFlyWeight(unsharedFlyWeight);
          flyWeight.use();
          System.out.println("----------------------------");
          flyWeight = FlyWeightFactory.getFlyWeight("小程式");
          unsharedFlyWeight = FlyWeightFactory.getUnsharedFlyWeight("特殊");
          flyWeight.setUnsharedFlyWeight(unsharedFlyWeight);
          flyWeight.use();
          System.out.println("----------------------------");
      }
  
  }
  

13.6，注意事項及細節

• 當系統中存在大量物件，這些物件消耗大量記憶體，並且物件的狀態大部分可以外部化時，可以考慮使用享元模式
• 享元模式可以大大減少物件的建立，降低了程式記憶體的佔用，提高效率
• 享元模式提高了系統複雜度。需要分離出內部狀態和外部狀態，外部狀態具有固化特性，不會隨著內部狀態的改變而改變，這是使用享元模式需要注意的問題
• 享元模式的經典使用場景：String常量池，資料庫連線池，執行緒池