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享元模式

概述

 享元（Flyweight）模式：运用共享技术有效地支持大量细粒度对象的复用。系统只使用少量的对象，而这些对象都很相似，状态变化很小，可以实现对象的多次复用。由于享元模式要求能够共享的对象必须是细粒度对象，因此又称为轻量级模式。

 享元模式主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

我们可以将享元模式与单例模式放在一起谈论，通俗点来讲，单例模式是维护一个对象的重复使用，而享元模式维护的是多个对象的重复使用。

类型

 享元模式属于结构性模式。

介绍

• 目的：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
• 主要解决：在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中重复使用的对象抽离出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。
• 如何解决：用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识所标识的对象。

示例代码

 假设一个程序需要随机绘制10个圆形，而这些圆形的颜色仅有四种：red、blue、white、black，半径是随机的。

图形操作接口

package flyweight;

public interface IShape {
    void draw();
}

圆的实现

package flyweight;

public class Circle implements IShape{

    private double radius;
    private String color;

    public Circle(double radius,String color){
        this.radius = radius;
        this.color = color;
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("绘制了一个半径为：" + radius + ",颜色为：" + color + "的圆.");
    }
}

享元类

 该类用于管理多个会重复使用的圆实例。

package flyweight;

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class FlyweightFactory {
    private static final Map<String,IShape> circleMap = new ConcurrentHashMap<String,IShape>();

    public static IShape getCircle(String color){
        IShape circle = circleMap.get(color);
        if ( circle == null){
            circle = new Circle(color);
            circleMap.put(color,circle);
            System.out.println("创建了一个颜色为" + color + "的圆。");
        }
        return circle;
    }
}

 测试代码及运行结果如下：

package flyweight;

import org.junit.Test;

/**
 * ClassName: FlyweightTest <br/>
 *
 * @author Ning <br/>
 * @date 2023/10/21 0021
 * @since JDK 11
 */
public class FlyweightTest {
    private static final String colors[] = {"red","blue","white","black"};
    @Test
    public void flyweightTest(){

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Circle circle = (Circle) FlyweightFactory.getCircle(getColor());
            circle.setRadius(getRadius());
            circle.draw();
        }
    }

    public String getColor(){
        return colors[(int) (Math.random() * colors.length)];
    }
    public double getRadius(){
        return Math.random() * 100;
    }
}

创建了一个颜色为white的圆。
绘制了一个半径为：66.00547720180391,颜色为：white的圆.
创建了一个颜色为red的圆。
绘制了一个半径为：37.62220674526002,颜色为：red的圆.
绘制了一个半径为：66.55351032418484,颜色为：white的圆.
创建了一个颜色为black的圆。
绘制了一个半径为：34.16085784102466,颜色为：black的圆.
绘制了一个半径为：96.79539622581301,颜色为：white的圆.
绘制了一个半径为：11.015661092424168,颜色为：black的圆.
绘制了一个半径为：99.54145083907062,颜色为：red的圆.
创建了一个颜色为blue的圆。
绘制了一个半径为：70.0762962719384,颜色为：blue的圆.
绘制了一个半径为：73.8598169398206,颜色为：red的圆.
绘制了一个半径为：65.00896272569092,颜色为：white的圆.

 享元模式的核心代码就是通过map来存储具有唯一标识和需要重复使用的对象。具体实现可参考上述的FlyweightFactory.

其它

 有个细节值得注意：有些对象本身不一样，但通过一点点变化后就可以复用，我们编程时可能稍不注意就会忘记复用这些对象。比如说伟大的超级玛丽，谁能想到草和云更改一下颜色就可以实现复用呢？还有里面的三种乌龟，换一个颜色、加一个装饰就变成了不同的怪。

 在超级玛丽中，这样的细节还有很多，正是这些精湛的复用使得这一款红遍全球的游戏仅有 40KB 大小。正是印证了那句名言：神在细节之中。