文章目录
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- [1. 引言：当对象多到撑爆内存](#1. 引言：当对象多到撑爆内存)
- [2. 什么是享元模式](#2. 什么是享元模式)
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- [GoF 定义](#GoF 定义)
- [3. 享元模式的核心思想](#3. 享元模式的核心思想)
- [4. 享元模式的结构](#4. 享元模式的结构)
- [5. 示例：字符系统](#5. 示例：字符系统)
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- [5.1 享元接口](#5.1 享元接口)
- [5.2 具体享元](#5.2 具体享元)
- [5.3 享元工厂](#5.3 享元工厂)
- [5.4 客户端使用](#5.4 客户端使用)
- [6. 享元模式的优点](#6. 享元模式的优点)
- [7. 享元模式的缺点](#7. 享元模式的缺点)
- [8. 享元 vs 对象池](#8. 享元 vs 对象池)
- [9. JDK 中的享元模式](#9. JDK 中的享元模式)
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- [Integer 缓存](#Integer 缓存)
- [10. 典型应用场景](#10. 典型应用场景)
- [11. 一个常见误区](#11. 一个常见误区)
- 参考
1. 引言：当对象多到撑爆内存
假设你在做一个文字编辑器，需要显示 100 万个字符：
latex
Hello World ...如果每个字符都 new 一个对象：
- char
- 字体
- 颜色
- 大小
内存会瞬间爆炸。
但实际上：
"a"和"a"是完全可以共享的。
这正是享元模式的出发点。
当对象多到内存扛不住时，就该考虑享元模式。
2. 什么是享元模式
GoF 定义
运用共享技术有效地支持大量细粒度对象。
详细解释：运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。它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、避免大量相似对象的开销，从而提高系统资源的利用率。
Flyweight 是"轻量级"的意思，指的是拳击比赛中选手体重的最轻等级。顾名思义，该设计模式的作用是为了让对象更"轻"。
一句话理解：
把可以共享的部分抽出来，让对象变"轻"。
3. 享元模式的核心思想
享元模式的关键是区分两种状态：
| 状态 | 含义 |
|---|---|
| 内部状态 | 可以共享，如字符、颜色 |
| 外部状态 | 不可共享，如位置 |
共享的是内部状态，变化的是外部状态。
- 内部状态，即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。
- 外部状态，指随环境改变而改变的不可以共享的部分。享元模式的实现要领就是区分应用中的这两种状态，并将外部状态外部化。
4. 享元模式的结构
包含四个角色：
- Flyweight（抽象享元）
通常是一个接口或抽象类，在抽象享元类中声明了具体享元类公共的方法，这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据（内部状态），同时也可以通过这些方法来设置外部数据（外部状态）。
- ConcreteFlyweight（具体享元）
它实现了抽象享元类，称为享元对象；在具体享元类中为内部状态提供了存储空间。通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个具体享元类提供唯一的享元对象。
- FlyweightFactory（享元工厂）
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。
- Unsharable Flyweight（非享元角色)
并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享，不能被共享的子类可设计为非共享具体享元类；当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过实例化创建。
- Client（客户端）
5. 示例：字符系统
5.1 享元接口
java
public interface Character {
void display(int x, int y);
}5.2 具体享元
java
public class ConcreteCharacter implements Character {
private char symbol; // 内部状态
public ConcreteCharacter(char symbol) {
this.symbol = symbol;
}
@Override
public void display(int x, int y) {
System.out.println(symbol + " 显示在 " + x + "," + y);
}
}5.3 享元工厂
java
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class CharacterFactory {
private static Map<Character, Character> pool = new HashMap<>();
public static Character get(char c) {
pool.putIfAbsent(c, new ConcreteCharacter(c));
return pool.get(c);
}
}5.4 客户端使用
java
Character c1 = CharacterFactory.get('A');
Character c2 = CharacterFactory.get('A');
System.out.println(c1 == c2); // true相同字符只创建一次对象。
6. 享元模式的优点
- 大幅节省内存
- 提高系统性能
- 支持海量对象
- 对客户端透明
7. 享元模式的缺点
- 系统复杂度增加
- 需要拆分内外部状态
- 调试难度变高
8. 享元 vs 对象池
| 维度 | 享元模式 | 对象池 |
|---|---|---|
| 目标 | 共享状态 | 复用对象 |
| 是否同时被多个使用 | 是 | 否 |
| 典型 | 字符、Integer | 线程池、连接池 |
9. JDK 中的享元模式
Integer 缓存
java
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Integer i1 = 127;
Integer i2 = 127;
System.out.println("i1和i2对象是否是同一个对象？" + (i1 == i2));
Integer i3 = 128;
Integer i4 = 128;
System.out.println("i3和i4对象是否是同一个对象？" + (i3 == i4));
}
}结果如下：
JVM 对 -128 ~ 127 进行缓存，典型享元。
可以看到 Integer 默认先创建并缓存 -128 ~ 127 之间数的 Integer 对象，当调用 valueOf 时如果参数在 -128 ~ 127 之间则计算下标并从缓存中返回，否则创建一个新的 Integer 对象。
10. 典型应用场景
- 字符串常量池
- 数据库连接参数
- 游戏地图中的格子
- 图形系统（颜色、字体）
11. 一个常见误区
享元不是为了"减少 new"，而是为了"共享状态"。