设计模式——享元模式（附代码示例）

一. 传统方式

以网站项目展示为例，有的要求以新闻形式发布，有的要求以博客形式发布，有的要求以微信公众号形式发布

1. 传统方式解决

给每个网站租用一个空间，直接复制粘贴一份，然后根据客户不同要求，进行定制修改

2. 传统方式存在问题

需要的网站结构相似度很高，而且都不是高访问量网站，如果分成多个虚拟空间来处理，相当于一个相同网站的实例对象很多，造成服务器的资源浪费

3. 解决思路

整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达成共享，减少服务器资源。对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易。故引出享元模式。

二. 享元模式

1. 概念

享元模式(Flyweight Pattern)也叫蝇量模式，运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用，避免重新创建，如果没有我们需要的，则创建一个。

享元模式能够解决重复对象的内存浪费的问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。不需总是创建新对象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率。

享元模式经典的应用场景就是池技术，String常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用，享元模式是池技术的重要实现方式。

2. 享元模式原理类图

FlyWeight：抽象的享元角色，它是产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现

ConcreteFlyWeight：具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义相关业务

UnSharedConcreteFlyWeight：不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂

FlyWeightFactory：享元工厂类，用于构建一个池容器（集合），同时提供从池中获取对象方法

3. 内部状态和外部状态

享元模式提出了两个要求: 细粒度和共享对象。这里涉及到内部状态和外部状态，即将对象的信息分为两个部分:内部状态和外部状态。

内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变

外部状态指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态

以围棋为例，围棋只有黑白二色，其颜色不会随环境改变而改变，所以围棋颜色就是围棋的内部状态，可共享；棋子之间的差别在于位置不同，而落子后，棋子的位置会发生变化，所以棋子的坐标是棋子的外部状态，不可共享。

4. 代码示例

类图

User类，外部状态，不可共享，表示用户

public class User {private String name;public User(String name) {this.name = name;}public String getName() {return name;}public void setName(String name) {this.name = name;}
}

WebSite抽象类，抽象的享元角色

public abstract class WebSite {public abstract void use(User user);
}

ConcreteWebSite类，具体的享原角色，继承WebSite抽象类，type为内部状态，共享部分

public class ConcreteWebSite extends WebSite {private String type = "";//网站发布形式，内部状态，共享部分public ConcreteWebSite(String type) {this.type = type;}@Overridepublic void use(User user) {System.out.println("网站的发布形式为："+type+","+user.getName()+"在使用");}
}

WebSiteFactory类，享元工厂类，构建一个池容器，提供从池中获取网站的方法，根据需求返回一个具体网站

public class WebSiteFactory {//集合，充当池的作用private HashMap<String,ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();//根据网站类型，返回一个网站，如果没有就创建一个并放入池中public WebSite getWebSiteCategory(String type){if(!pool.containsKey(type)){pool.put(type,new ConcreteWebSite(type));}return pool.get(type);}//获取网站分类数public int getWebSiteCount(){return pool.size();}}

Client类，客户端

public class Client {public static void main(String[] args) {//创建一个工程类WebSiteFactory webSiteFactory = new WebSiteFactory();//A以一个新闻形式发布网站WebSite newsWebsite = webSiteFactory.getWebSiteCategory("新闻");newsWebsite.use(new User("A"));//B以一个博客形式发布网站WebSite blogWebsite1 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("博客");blogWebsite1.use(new User("B"));//C以一个博客形式发布网站WebSite blogWebsite2 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("博客");blogWebsite2.use(new User("C"));//D以一个博客形式发布网站WebSite blogWebsite3 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("博客");blogWebsite3.use(new User("D"));//实际网站发布分类实例System.out.println("实际网站发布分类实例："+webSiteFactory.getWebSiteCount());}
}

输出结果

网站发布了4个，但是因享元模式提供了池容器，使得真正网站的实例只有2个，避免浪费

三. 总结

享元模式这样理解，“享” 就表示共享，“元” 表示对象。系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，就可以考虑选用享元模式。用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用HashMap/HashTable存储。

享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率。

享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态，而外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态的改变而改变。

使用享元模式时，注意划分内部状态和外部状态，并且需要有一个工厂类加以控制。

享元模式经典的应用场景是需要缓冲池的场景，比如String常量池、数据库连接池