享元模式(Flyweight Pattern)是一种结构型设计模式,其核心思想是通过共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用,减少创建对象的数量,以节省系统资源,特别是内存。
以下是一个使用 Java 实现享元模式的实践案例:
场景描述
假设我们正在开发一个文本编辑器,需要处理大量的字符对象。每个字符都有自己的样式属性,如字体、大小、颜色等。为了避免为文档中的每个字符创建大量对象,我们可以使用享元模式来重用相同样式的字符对象。
步骤1:创建享元接口
1// 字符享元接口
2public interface CharacterFlyweight {
3 void display();
4}
步骤2:实现具体的享元类
1// 具体的字符享元类
2public class ConcreteCharacterFlyweight implements CharacterFlyweight {
3 private char character;
4 private String style; // 字体样式,例如字体大小,颜色等
5
6 public ConcreteCharacterFlyweight(char character, String style) {
7 this.character = character;
8 this.style = style;
9 }
10
11 @Override
12 public void display() {
13 System.out.println("Character: " + character + " with Style: " + style);
14 }
15}
步骤3:创建享元工厂类
享元工厂类用于创建和管理享元对象,确保相同的享元只被创建一次。
1import java.util.HashMap;
2import java.util.Map;
3
4// 享元工厂类
5public class FlyweightFactory {
6 private Map<String, CharacterFlyweight> flyweights = new HashMap<>();
7
8 public CharacterFlyweight getFlyweight(char character, String style) {
9 String key = character + "-" + style;
10 if (!flyweights.containsKey(key)) {
11 flyweights.put(key, new ConcreteCharacterFlyweight(character, style));
12 }
13 return flyweights.get(key);
14 }
15}
步骤4:客户端代码使用享元模式
1public class FlyweightPatternDemo {
2 public static void main(String[] args) {
3 FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
4 String style = "Font: Arial, Size: 12, Color: Black";
5
6 CharacterFlyweight charA = factory.getFlyweight('A', style);
7 charA.display();
8
9 CharacterFlyweight charB = factory.getFlyweight('B', style);
10 charB.display();
11
12 // 由于样式相同,这里的 charA2 会重用之前创建的 'A' 字符对象
13 CharacterFlyweight charA2 = factory.getFlyweight('A', style);
14 charA2.display();
15
16 // 验证两个 'A' 字符是否是相同的实例
17 System.out.println("charA == charA2: " + (charA == charA2));
18 }
19}
在上述代码中,
ConcreteCharacterFlyweight 是具体的享元类,表示具有特定样式的字符。FlyweightFactory 负责管理享元对象的缓存,getFlyweight 方法确保不会为相同的字符和样式创建多个对象。
客户端代码通过享元工厂来获取享元对象。如果请求了具有相同样式的相同字符,则工厂会返回之前创建的相同对象的引用,而不是创建新对象;这样可以减少实例的数量,节省内存。
享元模式在处理大量类似对象时非常有用,可以显著减少内存消耗。这种模式在图形处理、游戏开发和文本处理等领域中广泛应用。