Java 设计模式之享元模式(Flyweight Pattern)

享元模式(Flyweight Pattern) 是一种 结构型设计模式 ,旨在通过共享对象来有效支持大量细粒度对象的复用,从而减少内存占用和提高性能。其核心是 分离内部状态(可共享)与外部状态(不可共享),适用于存在大量重复对象且对象的大部分状态可以外部化的场景。

1. 核心角色

角色 说明
享元接口(Flyweight) 定义对象的方法,通常包含接收外部状态的操作。
具体享元类(Concrete Flyweight) 实现享元接口,存储内部状态(可共享部分)。
享元工厂(Flyweight Factory) 管理享元对象池,确保相同内部状态的对象唯一。
客户端(Client) 维护外部状态,通过享元工厂获取对象并传递外部状态。

2. 代码示例:图形编辑器中的树对象

假设需要绘制大量树(Tree)对象,树的类型(名称、颜色)可共享,位置和年龄为外部状态。

步骤1:定义享元接口
步骤2:实现具体享元类
步骤3:实现享元工厂
步骤4:客户端使用
输出结果

3. 享元模式类图

4. 享元模式优缺点

优点 缺点
减少内存占用,提升性能。 增加系统复杂度(需分离内外部状态)。
支持大量细粒度对象的高效管理。 线程安全问题需额外处理(如工厂类)。

5. 内部状态 vs. 外部状态

状态类型 说明
内部状态(Intrinsic) 对象可共享的部分,独立于使用场景(如树的类型、颜色)。
外部状态(Extrinsic) 对象不可共享的部分,随上下文变化(如树的位置、年龄)。

6. 实际应用场景

  1. 文本编辑器

    • 内部状态:字符的字体、颜色、大小。

    • 外部状态:字符在文档中的位置。

  2. 游戏开发

    • 内部状态:子弹类型、纹理。

    • 外部状态:子弹的位置、速度。

  3. Java 字符串池

    • String 类的常量池是享元模式的典型实现,相同字面量的字符串对象被复用。

7. 享元模式 vs. 其他模式

模式 区别
单例模式 单例确保全局唯一实例;享元允许存在多个实例,但相同内部状态的实例被共享。
对象池模式 对象池复用对象生命周期;享元复用对象内部状态。

8. 总结

  • 核心思想:通过共享内部状态减少对象数量,外部状态由客户端传递。

  • 关键实现:享元工厂管理共享对象池,确保唯一性。

  • 适用场景:存在大量相似对象且内存占用是瓶颈时优先考虑。

相关推荐
超级大只老咪5 小时前
数组相邻元素比较的循环条件(Java竞赛考点)
java
小浣熊熊熊熊熊熊熊丶5 小时前
《Effective Java》第25条:限制源文件为单个顶级类
java·开发语言·effective java
毕设源码-钟学长5 小时前
【开题答辩全过程】以 公交管理系统为例,包含答辩的问题和答案
java·eclipse
啃火龙果的兔子5 小时前
JDK 安装配置
java·开发语言
星哥说事5 小时前
应用程序监控:Java 与 Web 应用的实践
java·开发语言
派大鑫wink5 小时前
【JAVA学习日志】SpringBoot 参数配置:从基础到实战,解锁灵活配置新姿势
java·spring boot·后端
xUxIAOrUIII5 小时前
【Spring Boot】控制器Controller方法
java·spring boot·后端
Dolphin_Home5 小时前
从理论到实战:图结构在仓库关联业务中的落地(小白→中级,附完整代码)
java·spring boot·后端·spring cloud·database·广度优先·图搜索算法
醇氧5 小时前
org.jetbrains.annotations的@Nullable 学习
java·开发语言·学习·intellij-idea
Java&Develop5 小时前
Aes加密 GCM java
java·开发语言·python