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享元模式

概念

享元模式（Flyweight Pattern）又称为轻量级模式，是对线程池的一种实现。主要用于减少创建对象的数量，来减少内存占用和提高型男，跟线程池蕾类似，线程池可以避免不停的创建和销毁多个对象，消耗性能，根据设计模式分类，享元模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

享元模式的主要目的是运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象，将多个对于同一对象的访问集中起来。

系统只使用少量的对象，而这些对象都很相似，状态变化很小，可以实现对象的多次复用。

应用场景

数据库连接池
所有的池化技术
系统需要实现大量的相似对象
需要区分内部状态和外部状态的类

基本用法

一般情况下享元模式分为三种角色

抽象享元角色（IFlyweight）： 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实现，主要是提供需要实现的公共接口
享元工厂角色（FlyweightFactory）： 主要负责创建和管理享元角色。判断是否存在符合要求的享元对象，如果存在则直接拿取，如果不存在的话就会创建一个享元对象并保存。
具体享元角色（ConcreteFlyweight）： 继承于抽象享元角色。实现抽象享元角色定义的义务，该角色的内部状态于环境无关，不会出现有一个操作修改了修改内部环境状态，同时修改了外部状态的情况。
IFlyweight:抽象享元角色

public interface IFlyweight {
    void operation(String extrinsicState);
}

FlyweightFactory:享元工厂角色

public class FlyweightFactory {
    private static Map<String, IFlyweight> pool = new HashMap<String, IFlyweight>();
    public static IFlyweight getFlyweight(String intrinsicState) {
        if (!pool.containsKey(intrinsicState)) {
            IFlyweight flyweight = new ConcreteFlyweight(intrinsicState);
            pool.put(intrinsicState, flyweight);
        }
        return pool.get(intrinsicState);
    }
}

ConcreteFlyweight:具体享元角色

public class ConcreteFlyweight implements IFlyweight {
    private String intrinsicState;
    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }
    @Override
    public void operation(String extrinsicState) {
        System.out.println("Object address: " + System.identityHashCode(this));
        System.out.println("IntrinsicState: " + this.intrinsicState);
        System.out.println("ExtrinsicState: " + extrinsicState);
    }
}

UML结构图

享元模式的内部状态和外部状态

上述享元模式的概念为我们提供了两个要求，细粒度和共享对象。因为我们知道分配了太多的对象到程序中会很容易会造成内存溢出，如果要避免内存溢出的情况，那么就需要使用到共享技术，但是有因为要求细粒度对象，所以也会不可避免的使对象数量多切性质接近，那么就需要将对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态

我们知道如果细粒度对象，所以不可避免的会导致分配的对象过多，并且这些对象会有很多相似的地方，

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的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。

我们举一个简单的例子，连接池中的连接对象，保存着用户名、密码、连接的url等信息，在创建对象时就设置好的，不会随着环境的改变而改变，这些都成为内部状态，而每个连接都需要回收利用时，我们需要将这些连接都标记为回收状态，然后设置为可用状态，这样就是外部状态。

享元模式的优缺点

优点

1、享元模式的优点在于它能够极大的减少系统中对象的个数。
2、享元模式由于使用了外部状态，外部状态相对独立，不会影响到内部状态，所以享元模式使得享元对象能够在不同的环境被共享。

缺点

1、由于享元模式需要区分外部状态和内部状态，使得应用程序在某种程度上来说更加复杂化了。
2、为了使对象可以共享，享元模式需要将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间变长。