个人学习笔记分享，当前能力有限，请勿贬低，菜鸟互学，大佬绕道

如有勘误，欢迎指出和讨论，本文后期也会进行修正和补充

前言

对于后端开发者而言，池化技术相当常见，比如线程池、数据库连接池、缓冲池，以及最最常见的Bean池

对于Bean池，在系统初始化的时候初始化装载Bean对象，系统中需要使用的时候直接调用Bean池中的对象即可，而无需每次都去初始化一遍，以节省资源消耗

针对String的性能优化，Java引用了缓存池的概念，即创建String类型数据的时候，会检查缓存池中是否有相同内容的String类型对象，如果有会被直接引用，没有则会创建一个存入缓存池，从而避免重复创建String对象的无谓资源消耗

Integer型数据默认会有-128~127的缓存池，以规避这些高频率出现的数据的重复创建过程，节省资源

享元（Flyweight）模式运用共享技术，通过共享已经存在的对象来大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似类的开销，从而提高系统资源的利用率。

1.介绍

使用目的：运用共享技术来复用需要重复使用的资源

使用时机：系统中需要使用大量对象，且系统不依赖这些对象的身份，且这些对象可以分组，每组都可以用一个对象来代替

解决问题：系统中存在大量相同的对象，造成无谓的资源消耗，甚至造成内存溢出

实现方法：用 HashMap存储这些对象，并使用唯一标识标记，对于不存在的对象创建并存入，已存在的则直接取出使用

应用实例：

Java中的String缓存
池化技术，如线程池、连接池、bean池等

优点：减少了系统的资源消耗，降低了系统压力，提高执行效率

缺点：提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

注意事项：

注意划分外部状态和内部状态，否则容易引起线程安全问题
这些对象最好由工厂控制

2.结构

享元模式的主要角色有如下。

抽象享元角色（Flyweight）:是所有的具体享元类的基类，为具体享元规范需要实现的公共接口。
具体享元（Concrete Flyweight）角色：实现抽象享元角色中所规定的接口。
享元工厂（Flyweight Factory）角色：负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检査系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户；如果不存在的话，则创建一个新的享元对象。

客户端（client）调用享元工厂（Flyweight Factory）角色中的方法
享元工厂通过HashMap结构持有具体享元（Concrete Flyweight）角色对象
具体享元角色则需要实现接口Flyweight

此图中未包括复杂数据的存取，请按照实际需求调整，实际上的数据肯定更加复杂

3.实现

定义抽象享元角色（Flyweight）

interface Flyweight {void operation();
}

定义具体享元（Concrete Flyweight）角色，实现接口Flyweight

class ConcreteFlyweight implements Flyweight {private String key;ConcreteFlyweight(String key) {this.key = key;System.out.println("具体享元" + key + "被创建！");}public void operation() {System.out.println("具体享元" + key + "被调用，");}
}

定义享元工厂（Flyweight Factory）角色，管理Concrete Flyweight

class FlyweightFactory {private HashMap<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();public Flyweight getFlyweight(String key) {Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(key);if (flyweight != null) {//            System.out.println("具体享元" + key + "已经存在，被成功获取！");} else {flyweight = new ConcreteFlyweight(key);flyweights.put(key, flyweight);}return flyweight;}
}

完整代码

package com.company.test.flyweight;import java.util.HashMap;interface Flyweight {void operation();
}class ConcreteFlyweight implements Flyweight {private String key;ConcreteFlyweight(String key) {this.key = key;System.out.println("具体享元" + key + "被创建！");}public void operation() {System.out.println("具体享元" + key + "被调用，");}
}class FlyweightFactory {private HashMap<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();public Flyweight getFlyweight(String key) {Flyweight flyweight = (Flyweight) flyweights.get(key);if (flyweight != null) {//            System.out.println("具体享元" + key + "已经存在，被成功获取！");} else {flyweight = new ConcreteFlyweight(key);flyweights.put(key, flyweight);}return flyweight;}
}public class FlyweightTest {public static void main(String[] args) {FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();System.out.println("------------------------------------------ 分别引用享元a,b ------------------------------------------");factory.getFlyweight("a").operation();factory.getFlyweight("b").operation();System.out.println("------------------------------------------ 分别引用享元a,b,c ------------------------------------------");factory.getFlyweight("a").operation();factory.getFlyweight("b").operation();factory.getFlyweight("c").operation();}
}

运行结果

第一轮调用享元a,b时，均需要创建对象再引用
第二轮调用享元a,b时不再创建，而是直接引用，但对于c依然需要创建后引用
同理，之后如果再次调用享元a,b,c也不需要创建，而是直接引用即可

4.模拟示例

为了更加贴近我们实际使用的情况，模拟一个下载管理器

临时手写的，肯定不够完整，仅写出其中主要逻辑，其中下载逻辑未补全

package com.company.test.flyweight;import java.util.Date;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;/*** 任务接口*/
interface DownloadTask {void startDownload();void stopDownload() throws InterruptedException;
}/*** 公共任务虚拟类*/
abstract class CommonTask implements DownloadTask {protected String fileName;protected int progress;protected boolean isAlive;protected Thread thread;@Overridepublic void stopDownload() {//todo 仅做暂停任务，如果要删除任务，请先暂停，不然可能导致线程问题isAlive = false;System.out.println(new Date().toString() + ": " + fileName + " " + "downLoad stop!");}@Overridepublic void startDownload() {//已下载完成，不再继续下载if (progress >= 100) {//todo 这里仅做提示，实际应用中可以添加其他逻辑System.out.println(new Date().toString() + ": " + fileName + " " + "has been downloaded!");return;}System.out.println(new Date().toString() + ": " + fileName + " " + "downLoad start!");//正在下载中，不需要重建线程if (!isAlive) {isAlive = true;thread = createThread();thread.start();}}protected Thread createThread() {return new Thread(() -> {while (isAlive && progress < 100) {//todo 这里只做模拟进度，实际进度请自行扩展，不做赘述progress += 20;System.out.println(new Date().toString() + ": " + fileName + " " + progress + "%");try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}if (progress >= 100) {isAlive = false;System.out.println(new Date().toString() + ": " + fileName + " " + "has bean downLoaded successfully!");}});}}class VideoTask extends CommonTask {//todo video类型的特有逻辑public VideoTask(String fileName) {this.fileName = fileName;this.progress = 0;this.isAlive = false;}
}class PicTask extends CommonTask {//todo picture类型的特有逻辑public PicTask(String fileName) {this.fileName = fileName;this.progress = 0;this.isAlive = false;}
}/*** 下载管理器*/
class DownloadManager {/*** 任务池*/Map<String, DownloadTask> tasks = new HashMap<>();/*** 获取任务，或者创建任务*/public DownloadTask getTask(String fileName) {DownloadTask task = tasks.get(fileName);if (task == null) {if (fileName.endsWith(".mp3")) {task = new VideoTask(fileName);} else {task = new PicTask(fileName);}tasks.put(fileName, task);}return task;}
}public class DownloadTest {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {DownloadManager downloadManager = new DownloadManager();System.out.println("------------------------------------------ 第一轮测试 ------------------------------------------");//获取任务，并开始下载DownloadTask task1 = downloadManager.getTask("你的酒馆对我打了烊.mp3");task1.startDownload();//三秒后暂停下载Thread.sleep(3000);task1.stopDownload();System.out.println("------------------------------------------ 第二轮测试 ------------------------------------------");//三秒再次获取任务并下载Thread.sleep(3000);DownloadTask task2 = downloadManager.getTask("你的酒馆对我打了烊.mp3");task2.startDownload();//获取新任务并下载DownloadTask task3 = downloadManager.getTask("土拨鼠尖叫.jpg");task3.startDownload();System.out.println("------------------------------------------ 第三轮测试 ------------------------------------------");//三秒后重新开始两项任务Thread.sleep(3000);DownloadTask task4 = downloadManager.getTask("你的酒馆对我打了烊.mp3");task4.startDownload();DownloadTask task5 = downloadManager.getTask("土拨鼠尖叫.jpg");task5.startDownload();//维持主线程while (true) {}}
}

运行结果

第一轮测试中新建mp3下载，并在三秒后终止，结束时下载进度为60%
第二轮再次启动mp3的下载，并新建jpg下载
第三轮先等待三秒再启动下载
- mp3已下载完成，提示已下载
- jpg仍在下载中，则继续下载，直至下载完成

仅供参考池化逻辑，实际应用中的下载管理器比这要复杂多了，但依然需要池化管理

5.其他问题

5.1.为什么需要池化管理

节省系统资源，降低内存消耗，加快执行速度

比如上面示例中，不使用池化管理，则每次获取任务都需要重建，造成不必要的消耗，且会丢失已下载进度

作者：Echo_Ye

WX：Echo_YeZ

Email ：echo_yezi@qq.com

个人站点：在搭了在搭了。。。（右键 - 新建文件夹）

5.2.如何共享

在合适的地方初始化享元工厂即可，如果想在多个类中公用，也可以将其丢进bean池，或者单例模式轻松解决，Android也可以使用服务

5.3.池化一定需要享元工厂吗？是否可以将池放在客户端里？

当然可以，实际上很多地方也是这么做的，但是封装性不够好，且不便于与其他客户端共享

通常如果客户端里定义享元工厂，会将类封装起来，不将池暴露出去，达到类似的效果

别的想起来再写吧。。。

后记

实际开发中经常使用到池化管理，算是常用的实战技巧了，享元模式只是更加规范化的整理出来而已