Java設(shè)計模式—享元模式

享元模式采用共享機制來避免大量擁有相同內(nèi)容對象的開銷。這種開銷最常見搔预、最直觀的就是內(nèi)存的損耗霹期。享元對象能做到共享的關(guān)鍵是區(qū)分內(nèi)蘊狀態(tài)(Internal State)和外蘊狀態(tài)(External State)。

內(nèi)蘊狀態(tài)是存儲在享元對象內(nèi)部的拯田，并且是不會隨環(huán)境的改變而有所不同历造。因此，一個享元可以具有內(nèi)蘊狀態(tài)并可以共享船庇。
外蘊狀態(tài)是隨環(huán)境的改變而改變的吭产、不可以共享的。享元對象的外蘊狀態(tài)必須由客戶端保存溢十，并在享元對象被創(chuàng)建之后垮刹，在需要使用的時候再傳入到享元對象內(nèi)部达吞。外蘊狀態(tài)不可以影響享元對象的內(nèi)蘊狀態(tài)张弛，它們是相互獨立的。

組成結(jié)構(gòu)

享元模式一般有三個角色：

抽象享元(Flyweight)角色：給出一個抽象接口酪劫，以規(guī)定出所有具體享元角色需要實現(xiàn)的方法吞鸭。
具體享元(ConcreteFlyweight)角色：實現(xiàn)抽象享元角色所規(guī)定出的接口。如果有內(nèi)蘊狀態(tài)的話覆糟，必須負(fù)責(zé)為內(nèi)蘊狀態(tài)提供存儲空間刻剥。
享元工廠(FlyweightFactory)角色：本角色負(fù)責(zé)創(chuàng)建和管理享元角色。本角色必須保證享元對象可以被系統(tǒng)適當(dāng)?shù)毓蚕硖沧帧．?dāng)一個客戶端對象調(diào)用一個享元對象的時候造虏，享元工廠角色會檢查系統(tǒng)中是否已經(jīng)有一個符合要求的享元對象御吞。如果已經(jīng)有了，享元工廠角色就應(yīng)當(dāng)提供這個已有的享元對象漓藕；如果系統(tǒng)中沒有一個適當(dāng)?shù)南碓獙ο蟮脑捥罩椋碓S角色就應(yīng)當(dāng)創(chuàng)建一個合適的享元對象。

簡單應(yīng)用

以象棋游戲為例享钞，假設(shè)我們把每顆棋子看成是一個對象揍诽，那么每開啟一個棋局需要創(chuàng)建32個棋子對象，那如果同時存在一百萬個棋局的話就很可怕了＠跏Ｊ畲唷！我們試著用享元模式解決這個問題狐肢。

首先劃分外蘊狀態(tài)和內(nèi)蘊狀態(tài)

外蘊狀態(tài)：不同的棋子角色是不確定的添吗，創(chuàng)建棋子的時候才會確認(rèn)是什么角色。
內(nèi)蘊狀態(tài)：棋子的形狀和大小基本是不會變化的份名，不會隨著棋子角色變化而變化根资。

1、抽象享元(Flyweight)角色

定義一個創(chuàng)建棋子的接口

public interface IChess {
    /**
     * 棋子信息
     */
    void info();
}

2同窘、具體享元(ConcreteFlyweight)角色

實現(xiàn)棋子的創(chuàng)建并打印棋子信息

public class Chess implements IChess {

    public static final String TAG = "Chess";

    //可變
    private String role; //棋子角色

    //不可變
    private String shape = "CIRCLE";  //棋子形狀
    private int radius = 100; //棋子半徑大小

    public Chess(String role) {
        this.role = role;
    }

    @Override
    public void info() {
        Log.d(TAG, String.format("角色%s玄帕，形狀%s，大小%d", role, shape, radius));
    }
}

3想邦、享元工廠(FlyweightFactory)角色

負(fù)責(zé)創(chuàng)建棋子裤纹，使用HashMap保存已創(chuàng)建的棋子達(dá)到復(fù)用目的

public class ChessFactory {

    private static HashMap<String, Chess> chessHashMap = new HashMap<>(); //負(fù)責(zé)存儲共享對象

    //如果共享Map內(nèi)已經(jīng)存在role角色的棋子，直接復(fù)用丧没；否則創(chuàng)建新棋子
    public static Chess getChess(String role) {
        Chess chess = chessHashMap.get(role);
        if (chess == null) {
            Log.d(TAG, "=================創(chuàng)建一個新的棋子=================");
            chess = new Chess(role);
            chessHashMap.put(role, chess);
        }
        return chess;
    }
}

隨機創(chuàng)建30個棋子（六種角色）鹰椒，查看程序運行結(jié)果：

public void button(View view) {
    String[] roles = {"將", "帥", "車", "馬", "炮", "兵"};
    //創(chuàng)建30個棋子
    for (int i = 0; i < 30; i++) {
        ChessFactory.getChess(roles[(int) (Math.random() * 1000) % 6]).createChess();
    }
}

2020-08-11 15:20:56.774 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: =================創(chuàng)建一個新的棋子=================
2020-08-11 15:20:56.774 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色車，形狀CIRCLE呕童，大小100
2020-08-11 15:20:56.774 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: =================創(chuàng)建一個新的棋子=================
2020-08-11 15:20:56.774 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色炮漆际，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.774 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: =================創(chuàng)建一個新的棋子=================
2020-08-11 15:20:56.775 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬夺饲，形狀CIRCLE奸汇，大小100
2020-08-11 15:20:56.775 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: =================創(chuàng)建一個新的棋子=================
2020-08-11 15:20:56.775 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色兵，形狀CIRCLE往声，大小100
2020-08-11 15:20:56.775 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色炮擂找，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.776 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬浩销，形狀CIRCLE贯涎，大小100
2020-08-11 15:20:56.776 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: =================創(chuàng)建一個新的棋子=================
2020-08-11 15:20:56.776 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色將，形狀CIRCLE慢洋，大小100
2020-08-11 15:20:56.776 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色兵塘雳，形狀CIRCLE陆盘，大小100
2020-08-11 15:20:56.776 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色將，形狀CIRCLE败明，大小100
2020-08-11 15:20:56.776 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: =================創(chuàng)建一個新的棋子=================
2020-08-11 15:20:56.777 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色帥礁遣，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.777 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色帥肩刃，形狀CIRCLE祟霍，大小100
2020-08-11 15:20:56.777 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色車，形狀CIRCLE盈包，大小100
2020-08-11 15:20:56.777 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色帥沸呐，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.778 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色車呢燥，形狀CIRCLE崭添，大小100
2020-08-11 15:20:56.778 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色將，形狀CIRCLE叛氨，大小100
2020-08-11 15:20:56.778 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬呼渣，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.778 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬寞埠，形狀CIRCLE屁置，大小100
2020-08-11 15:20:56.779 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色帥，形狀CIRCLE仁连，大小100
2020-08-11 15:20:56.779 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色帥蓝角，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.779 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色兵饭冬，形狀CIRCLE使鹅，大小100
2020-08-11 15:20:56.780 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬，形狀CIRCLE昌抠，大小100
2020-08-11 15:20:56.780 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬患朱，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.780 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色炮炊苫，形狀CIRCLE裁厅，大小100
2020-08-11 15:20:56.780 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色將，形狀CIRCLE劝评，大小100
2020-08-11 15:20:56.780 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色將姐直，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.781 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬蒋畜，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.781 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬撞叽，形狀CIRCLE姻成，大小100
2020-08-11 15:20:56.781 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色車插龄，形狀CIRCLE，大小100
2020-08-11 15:20:56.781 16675-16675/com.android.multidex D/Chess: 角色馬科展，形狀CIRCLE均牢，大小100

從結(jié)果可以看出，每個角色的棋子都只有在第一次使用的時候需要創(chuàng)建才睹，也就是說棋子對象的個數(shù)只與角色數(shù)量有關(guān)徘跪。這樣就成功實現(xiàn)了對象的共享復(fù)用，減少了因重復(fù)創(chuàng)建相同內(nèi)容的對象帶來的內(nèi)存開銷琅攘。

優(yōu)缺點

優(yōu)點

極大的減少系統(tǒng)中對象的個數(shù)垮庐，降低內(nèi)存的消耗；
享元模式的外部狀態(tài)相對獨立坞琴，而且不會影響其內(nèi)部狀態(tài)哨查，從而使得享元對象可以在不同的環(huán)境中被共享。

缺點

為了使對象可以共享剧辐，需要劃分內(nèi)蘊狀態(tài)和外蘊狀態(tài)寒亥，使得程序的設(shè)計變得復(fù)雜。

享元模式與對象池的區(qū)別

相同點：

享元模式和對象池的最終目標(biāo)是相同的荧关，都是為了減少對象的數(shù)量溉奕，減少內(nèi)存的使用。它們都是通過維護和共享一組對象實現(xiàn)對象的復(fù)用忍啤。

不同點：

享元模式是結(jié)構(gòu)型模式腐宋。它把可以變化的狀態(tài)剝離出來并對外提供接口，并且共享不變的東西檀轨。享元對外提供的接口常常會包含一個String類型的參數(shù)胸竞，通常參數(shù)與對象是一對一的關(guān)系。
而對象池是構(gòu)造型模式参萄，側(cè)重于提供整個對象實例卫枝。對調(diào)用者而言對象池提供的對象都沒有區(qū)別，這個可以用讹挎，那個也可以用校赤。