享元模式概念

享元模式（Flyweight Pattern）是一種結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式，旨在減少對(duì)象的數(shù)量，以節(jié)省內(nèi)存空間和提高性能。它通過(guò)共享相同或相似狀態(tài)的多個(gè)對(duì)象來(lái)減少對(duì)象的數(shù)量。享元模式通常用于大量創(chuàng)建細(xì)粒度對(duì)象的場(chǎng)景。

享元模式使用場(chǎng)景

在享元模式中，我們創(chuàng)建一個(gè)工廠類（Flyweight Factory），該工廠類對(duì)外提供獲取享元對(duì)象的方法。享元對(duì)象包含兩部分屬性：內(nèi)部狀態(tài)（Intrinsic State）和外部狀態(tài)（Extrinsic State）。內(nèi)部狀態(tài)指不隨外界環(huán)境改變而改變的共享部分，外部狀態(tài)指隨著環(huán)境的改變而改變的部分。

當(dāng)客戶端需要一個(gè)享元對(duì)象時(shí)，它向工廠類請(qǐng)求一個(gè)對(duì)象，工廠類會(huì)首先查詢對(duì)象池中是否已經(jīng)有該對(duì)象的實(shí)例。如果有，就直接返回對(duì)象池中的實(shí)例；如果沒(méi)有，則創(chuàng)建一個(gè)新的實(shí)例并將其放入對(duì)象池中，同時(shí)返回給客戶端。

享元模式優(yōu)缺點(diǎn)

享元模式的優(yōu)點(diǎn)在于，它可以大大減少系統(tǒng)中對(duì)象的數(shù)量，從而提高系統(tǒng)的性能和內(nèi)存利用率。它也可以使得代碼更加簡(jiǎn)潔，易于維護(hù)和擴(kuò)展。

但是，享元模式也有一些缺點(diǎn)，在某些情況下，它可能會(huì)犧牲部分內(nèi)存以換取性能的提升。同時(shí)，由于享元對(duì)象通常是不可變的對(duì)象，因此可能會(huì)對(duì)系統(tǒng)中的某些業(yè)務(wù)邏輯造成影響。

享元模式代碼案例

下面以一個(gè)具體例子，比如制作黑白棋游戲來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明：

對(duì)于黑白棋這個(gè)游戲來(lái)說(shuō)，我們需要大量的棋子對(duì)象，如果為每一個(gè)棋子都單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)對(duì)象，那么系統(tǒng)的性能和內(nèi)存開銷都會(huì)非常大。而使用享元模式，我們可以將一些相同的棋子對(duì)象共享起來(lái)，只需要保存其內(nèi)部和外部狀態(tài)區(qū)分即可。例如，黑方和白方用不同顏色的棋子，但同一顏色的棋子之間是可以互相替換的。

定義棋子類Piece

public interface Piece {
    void put(int x, int y);
}
public class BlackPiece implements Piece {
    @Override
    public void put(int x, int y) {
        System.out.println("在坐標(biāo) (" + x + ", " + y + ") 放置了一個(gè)黑棋子");
    }
}
public class WhitePiece implements Piece {
    @Override
    public void put(int x, int y) {
        System.out.println("在坐標(biāo) (" + x + ", " + y + ") 放置了一個(gè)白棋子");
    }
}

以上代碼實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)具體的棋子類：BlackPiece 和 WhitePiece。它們都實(shí)現(xiàn)了 Piece 接口，并重寫了其中的 put() 方法，用于在指定坐標(biāo)放棋子。

實(shí)現(xiàn)享元工廠類PieceFactory

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class PieceFactory {
    private final Map<String, Piece> map = new HashMap<>();
    public Piece getPiece(String color) {
        Piece piece = map.get(color);
        if (piece == null) {
            switch (color) {
                case "black":
                    piece = new BlackPiece();
                    break;
                case "white":
                    piece = new WhitePiece();
                    break;
                default:
                    throw new IllegalArgumentException("Unsupported color: " + color);
            }
            map.put(color, piece);
        }
        return piece;
    }
}

以上代碼實(shí)現(xiàn)了一個(gè)操作棋子對(duì)象的共享工廠PieceFactory，其中使用了HashMap來(lái)保存已經(jīng)創(chuàng)建過(guò)的棋子對(duì)象。直接調(diào)用getPiece()方法即可根據(jù)顏色獲取相應(yīng)的棋子對(duì)象。如果該顏色的棋子對(duì)象不存在，則創(chuàng)建一個(gè)新的棋子對(duì)象并存入map中，否則直接從map中獲取棋子對(duì)象。

在客戶端中使用享元模式

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        PieceFactory factory = new PieceFactory();
        Piece black1 = factory.getPiece("black");
        black1.put(1, 1);
        Piece black2 = factory.getPiece("black");
        black2.put(2, 2);
        Piece white1 = factory.getPiece("white");
        white1.put(3, 3);
        Piece white2 = factory.getPiece("white");
        white2.put(4, 4);
    }
}

在上面的代碼中，我們可以看到一個(gè)完整的享元模式實(shí)現(xiàn)。在客戶端中，我們只需要獲取工廠類中提供的共享對(duì)象即可，通過(guò)調(diào)用 put() 方法來(lái)為棋子設(shè)置坐標(biāo)。

通過(guò)以上例子，我們可以看出享元模式的優(yōu)點(diǎn)：它大幅度減少內(nèi)存占用并提高了系統(tǒng)性能，對(duì)于類似的大量重復(fù)對(duì)象的場(chǎng)景非常友好。

到此這篇關(guān)于Java設(shè)計(jì)模式之享元模式(Flyweight Pattern)詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java 享元模式內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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