享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）主要用于減少創(chuàng)建對象的數(shù)量，以減少內存占用和提高性能。這種類型的設計模式屬于結構型模式，它提供了減少對象數(shù)量從而改善應用所需的對象結構的方式。

享元模式嘗試重用現(xiàn)有的同類對象，如果未找到匹配的對象，則創(chuàng)建新對象。我們將通過創(chuàng)建 5 個對象來畫出 20 個分布于不同位置的圓來演示這種模式。由于只有 5 種可用的顏色，所以 color 屬性被用來檢查現(xiàn)有的 Circle 對象。

介紹

意圖：運用共享技術有效地支持大量細粒度的對象。

主要解決：在有大量對象時，有可能會造成內存溢出，我們把其中共同的部分抽象出來，如果有相同的業(yè)務請求，直接返回在內存中已有的對象，避免重新創(chuàng)建。

何時使用： 1、系統(tǒng)中有大量對象。 2、這些對象消耗大量內存。 3、這些對象的狀態(tài)大部分可以外部化。 4、這些對象可以按照內蘊狀態(tài)分為很多組，當把外蘊對象從對象中剔除出來時，每一組對象都可以用一個對象來代替。 5、系統(tǒng)不依賴于這些對象身份，這些對象是不可分辨的。

如何解決：用唯一標識碼判斷，如果在內存中有，則返回這個唯一標識碼所標識的對象。

關鍵代碼：用 HashMap 存儲這些對象。

應用實例： 1、JAVA 中的 String，如果有則返回，如果沒有則創(chuàng)建一個字符串保存在字符串緩存池里面。 2、數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)池。

優(yōu)點：大大減少對象的創(chuàng)建，降低系統(tǒng)的內存，使效率提高。

缺點：提高了系統(tǒng)的負責度，需要分離出外部狀態(tài)和內部狀態(tài)，而且外部狀態(tài)具有固有化的性質，不應該隨著內部狀態(tài)的變化而變化，否則會造成系統(tǒng)的混亂。

使用場景： 1、系統(tǒng)有大量相似對象。 2、需要緩沖池的場景。

注意事項： 1、注意劃分外部狀態(tài)和內部狀態(tài)，否則可能會引起線程安全問題。 2、這些類必須有一個工廠對象加以控制。

實現(xiàn)

我們將創(chuàng)建一個 Shape 接口和實現(xiàn)了 Shape 接口的實體類 Circle。下一步是定義工廠類 ShapeFactory。

ShapeFactory 有一個 Circle 的 HashMap，其中鍵名為 Circle 對象的顏色。無論何時接收到請求，都會創(chuàng)建一個特定顏色的圓。ShapeFactory 檢查它的 HashMap 中的 circle 對象，如果找到 Circle 對象，則返回該對象，否則將創(chuàng)建一個存儲在 hashmap 中以備后續(xù)使用的新對象，并把該對象返回到客戶端。

FlyWeightPatternDemo，我們的演示類使用 ShapeFactory 來獲取 Shape 對象。它將向 ShapeFactory 傳遞信息（red / green / blue/ black / white），以便獲取它所需對象的顏色。

步驟 1

創(chuàng)建一個接口。

Shape.java

public interface Shape {
   void draw();
}

步驟 2

創(chuàng)建實現(xiàn)接口的實體類。

Circle.java

public class Circle implements Shape {
   private String color;
   private int x;
   private int y;
   private int radius;

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

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

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

   public void setRadius(int radius) {
      this.radius = radius;
   }

   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color 
         +", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius);
   }
}

步驟 3

創(chuàng)建一個工廠，生成基于給定信息的實體類的對象。

ShapeFactory.java

import java.util.HashMap;

public class ShapeFactory {
   private static final HashMap<String, Shape> circleMap = new HashMap();

   public static Shape getCircle(String color) {
      Circle circle = (Circle)circleMap.get(color);

      if(circle == null) {
         circle = new Circle(color);
         circleMap.put(color, circle);
         System.out.println("Creating circle of color : " + color);
      }
      return circle;
   }
}

步驟 4

使用該工廠，通過傳遞顏色信息來獲取實體類的對象。

FlyweightPatternDemo.java

public class FlyweightPatternDemo {
   private static final String colors[] = 
      { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
   public static void main(String[] args) {
      for(int i=0; i < 20; ++i) {
          Circle circle = (Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
          circle.setX(getRandomX());
          circle.setY(getRandomY());
          circle.setRadius(100);
          circle.draw();
       }
    }
    private static String getRandomColor() {
       return colors[(int)(Math.random()*colors.length)];
    }
    private static int getRandomX() {
       return (int)(Math.random()*100 );
    }
    private static int getRandomY() {
       return (int)(Math.random()*100);
    }
 } 

步驟 5

驗證輸出。

Creating circle of color : Black
Circle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100
Creating circle of color : Green
Circle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100
Creating circle of color : White
Circle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100
Creating circle of color : Red
Circle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100
Creating circle of color : Blue
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 13, y :4, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 21, y :21, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 55, y :86, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 90, y :70, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 78, y :3, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y :89, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 3, y :91, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 62, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 97, y :61, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 86, y :12, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 38, y :93, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 76, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 95, y :82, radius :100