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一、享元模式的概念以及角色

（一）、享元模式的概念

享元模式又称为轻量级模式，是对象池的一种实现。类似于线程池，线程池可以避免不停的创建和销毁多个对象，消耗性能。提供了减少对象数量从而改善应用的对象结构方式。其宗旨是共享细粒度对象，将多个对同一对象的访问集中起来，不必为每个访问者创建一个单独的对象，以此来降低内存的消耗，属于结构型模式。

享元模式把一个对象的状态分为内部状态和外部状态，内部状态即是不变的，外部状态是变化的。然后通过共享不变的部分，达到减少对象数量并节约内存的目的。

享元模式的本质是缓存共享对象，降低内存消耗。

（二）、享元模式的角色

抽象享元角色（Flyweight）：享元对象抽象基类或者接口，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。

具体享元角色（ConcreteFlyweight）：实现抽象角色定义的业务。该角色的内部状态处理应该与环境无关，不能出现会有一个操作改变内部状态，同时修改了外部状态。

享元工厂（FlyweightFactory）：负责管理享元对象池和创建享元对象。

二、享元模式的应用场景

1、常常应用于系统底层的开发，以便解决系统的性能问题。

2、系统有大量相似对象、需要缓冲池的场景。

三、享元模式的代码示例

抽象享元角色：Ticket

public interface Ticket {
    void showInfo(String bunk);
}

具体享元角色：TrainTicket

public class TrainTicket implements Ticket {

    private String from;
    private String to;
    private int price;

    public TrainTicket(String from, String to) {
        this.from = from;
        this.to = to;
    }

    @Override
    public void showInfo(String bunk) {
        this.price = new Random().nextInt(500);
        System.out.println(
                String.format("%s->%s：%s 价格：%s 元", this.from, this.to, bunk, this.price)
        );
    }
}

享元工厂：TicketFactory

public class TicketFactory {

    private static Map<String, Ticket> ticketPool = new ConcurrentHashMap<String, Ticket>();

    public static Ticket queryTicket(String from, String to) {
        String key = from + "->" + to;
        if (TicketFactory.ticketPool.containsKey(key)) {
            System.out.println("使用缓存");
            return TicketFactory.ticketPool.get(key);
        }
        System.out.println("首次查询，创建对象：" + key);
        Ticket ticket = new TrainTicket(from, to);
        TicketFactory.ticketPool.put(key, ticket);
        return ticket;
    }
}

四、享元模式在源码中的应用

（一）、String中的享元模式

测试代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {

        // s1与s2的赋值皆为常量
        String s1 = "hello";
        String s2 = "hello";
        System.out.println(s1 == s2);

        // s3的赋值为常量，s4的赋值为常量加变量
        String s3 = "he" + "llo";
        String s4 = "he" + new String("llo");
        System.out.println(s3 == s4);

        // s5的赋值为变量，s6的赋值为intern()方法
        String s5 = new String("hello");
        String s6 = s5.intern();
        System.out.println(s5 == s6);

        // s1的赋值为常量，s6的赋值为intern()方法
        System.out.println(s1 == s6);
    }
}

Java中将String类定义为final（不可改变的），JVM中字符串一般保存再字符串常量池中，Java会确保一个字符串在常量池只有一个拷贝，这个字符串常量在JDK6.0以前是位于常量池中，位于永久代，而在JDK7.0中，JVM将其从永久代拿出来放置于堆中。

在上面的代码示例中，由于String类的final修饰，以字面量的形式创建String变量时，JVM会在编译期间就把该字面量放入字符串常量池中。由Java程序启动的时候就已经加载到内存中了。如同上面的示例中的s1的“hello”赋值，“hello”便被放入了常量池中，而s6的赋值是通过intern()方法赋值，s5的内容为"hello"，所以s6的值也是指向常量池。

（二）、Integer的享元模式

测试代码：

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Integer a = Integer.valueOf(100);
        Integer b = 100;

        Integer c = Integer.valueOf(1000);
        Integer d = 1000;

        System.out.println("a==b：" + (a == b));
        System.out.println("c==d：" + (c == d));

    }
}

Integer源码：

public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

通过分析源码可知，Integer源码中的valueOf方法做了一个判断，吐过目标值在-128——127之间，直接从缓存中取值，否则新建对象。这里就用到了享元模式。来提高性能。

五、享元模式的内部状态和外部状态

享元模式的定义提出了两个邀请：细粒度和共享对象。因为要求细粒度对象，所以不可避免地会使对象数量多且性质相近，此时我们就将这些对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态。

内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境的改变而改变。

外部状态指对象得以依赖得一个标志，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。

例如：连接池中的连接对象，保存在连接对象中的用户名、密码、连接url等信息，在创建对象的时候就设置好了，不会随环境的改变而改变，这些是内部状态。而每一个连接需要回收利用时，我们需要给它标记为可用状态，这些就是外部状态。

六、享元模式的优缺点

（一）、优点

1、减少对象的创建，降低内存中对象的数量，降低系统的内存，提高效率

2、减少内存之外的资源占用

（二）、缺点

1、关注内、外状态；关注线程安全问题

2、使系统、程序的逻辑复杂化

享元模式详解附有代码案例分析（包含享元模式的源码应用分析——String中的享元模式应用、Integer中的享元模式应用）

一、享元模式的概念以及角色