掌握设计模式--享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）

享元模式是一种结构型设计模式，它通过共享相同的对象来减少内存使用，从而提升性能。它适用于有大量相似对象的场景，通过共享相同的对象来避免创建大量重复对象。强调的是共享对象，不共享对象的行为。

核心思想

将对象分为 内部状态（Intrinsic State） 和 外部状态（Extrinsic State）：

内部状态：可以被共享，不会随环境变化而改变。
外部状态：依赖于具体的场景，不可共享，需要通过客户端传递给享元对象。

这样说可能太抽象了，看文中的代码示例具体的感受下。

组成部分

Flyweight（享元接口）

定义共享对象的接口，描述公共行为。
ConcreteFlyweight（具体享元类）

实现共享对象的具体行为，保存内部状态。
UnsharedConcreteFlyweight（非共享享元类）

不需要共享的对象，通常包含具体的子节点组合。
FlyweightFactory（享元工厂）

管理享元对象的创建和共享，确保合理地创建和复用对象。
Client（客户端）

负责传递外部状态给享元对象。

案例实现

围棋示例，棋子为共享对象，下棋的位置为非共享对象，通过享元工厂控制棋子的创建，整个棋盘中只有黑白两种棋子，一共只会创建两个对象，变化的只是下棋的位置，而下棋的位置由客户端决定。

案例类图

代码实现

java 复制代码

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// 享元接口：棋子
interface Flyweight {
    void display(String position); // 外部状态：棋子的位置
}

// 具体享元类：棋子的颜色可以共享
class GoPieceFlyweight implements Flyweight {
    private final String color; // 棋子的颜色（黑或白）

    public GoPieceFlyweight(String color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    public void display(String position) {
        System.out.println("Go Piece: Color = " + color + ", Position = " + position);
    }
}

// 享元工厂：负责管理享元对象的创建和共享
class GoPieceFactory {
    private static final Map<String, Flyweight> flyweightMap = new HashMap<>();

    // 同一种颜色的棋子只会创建一次
    public static Flyweight getFlyweight(String color) {
        // 如果已有该颜色的棋子，直接返回；否则创建新的棋子
        if (!flyweightMap.containsKey(color)) {
            flyweightMap.put(color, new GoPieceFlyweight(color));
            System.out.println("创建新围棋棋子，颜色为: " + color);
        }
        return flyweightMap.get(color);
    }
}

// 下棋操作
class PlayChess{

    public void play(String color, String position){
        // 享元工厂创建享元对象：共享棋子颜色（黑或白）
        Flyweight piece = GoPieceFactory.getFlyweight(color);
        // 外部状态：棋子的位置
        piece.display(position);
    }
}

// 客户端代码：围棋棋盘
public class GoGame {
    public static void main(String[] args) {
        // 围棋开局
        PlayChess playChess = new PlayChess();
        // 白棋先手
        playChess.play("White","D4");
        playChess.play("Black","D5");
        playChess.play("White","C6");
        playChess.play("Black","D9");
        System.out.println("--------------------------------------");
        // 围棋开局：其它用户也开局
        PlayChess playChess2 = new PlayChess();
        // 黑棋先手
        playChess2.play("Black","D7");
        playChess2.play("White","E8");
        playChess2.play("Black","D9");
        playChess2.play("White","D5");

    }
}

测试结果简析

测试输出结果

创建新围棋棋子，颜色为: White

Go Piece: Color = White, Position = D4

创建新围棋棋子，颜色为: Black

Go Piece: Color = Black, Position = D5

Go Piece: Color = White, Position = C6

Go Piece: Color = Black, Position = D9

Go Piece: Color = Black, Position = D7

Go Piece: Color = White, Position = E8

Go Piece: Color = Black, Position = D9

Go Piece: Color = White, Position = D5

结果简析

整个代码执行过程只创建两个棋子对象，变化的只有位置信息。逐一分析如下