设计模式-享元模式

1.基础概念

享元模式的核心在于“共享”二字，它通过将可共享的部分（即内部状态）提取出来，仅存储一次，而对于会变化的外部状态，则在使用时传入。这样，通过享元工厂管理这些共享对象，客户端在请求时，根据具体情况获取或创建相应的享元对象，从而达到节省内存的目的。

2.享元模式的组成部分

抽象享元类：定义享元对象的接口。
具体享元类：实现抽象享元类，包含内部状态。
享元工厂类：管理享元对象的创建和检索。

3.享元模式的实现

3.1 抽象享元类

public interface Flyweight {
    void operation(int extrinsicState);
}

3.2 具体享元类

public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private String intrinsicState; // 内部状态

    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }

    @Override
    public void operation(int extrinsicState) {
        System.out.println("Intrinsic State: " + intrinsicState + ", Extrinsic State: " + extrinsicState);
    }
}

3.3 享元工厂类

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class FlyweightFactory {
    private Map<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        if (!flyweights.containsKey(key)) {
            Flyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(key);
            flyweights.put(key, flyweight);
        }
        return flyweights.get(key);
    }
}

4. 使用示例

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
        Flyweight flyweight1 = factory.getFlyweight("A");
        flyweight1.operation(1);

        Flyweight flyweight2 = factory.getFlyweight("B");
        flyweight2.operation(2);

        Flyweight flyweight3 = factory.getFlyweight("A");
        flyweight3.operation(3);
    }
}

5. 优点

减少内存占用：通过共享技术，大幅度减少相似对象的创建，节省内存空间。
提高性能：减少对象的创建和销毁过程，提高系统性能。
简化管理：通过享元工厂集中管理享元对象，使得对象的创建、维护更加方便。

6. 缺点

设计复杂度增加：需要正确识别内部状态和外部状态，划分清晰，并处理好它们之间的关系，这增加了设计的复杂度。
不适合所有场景：对于内部状态复杂多变的对象，不适合使用享元模式，因为这会增加管理和区分状态的复杂度。
可能会引入额外的系统开销：如哈希表或其他数据结构来管理享元对象，虽然节省了内存，但可能会增加查找等操作的时间开销。

7. 结论

享元模式通过共享技术实现了大量细粒度对象的高效复用，特别适用于存在大量相似对象的场景，如字符渲染、数据库连接池等。通过区分内部状态和外部状态，享元模式在保证对象功能的同时，极大降低了内存占用，提升了系统性能。然而，它也增加了设计的复杂度，并且不是所有情况都适用，需要根据实际情况权衡利弊。