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1 概述
定义： 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。
2 结构
享元（Flyweight ）模式中存在以下两种状态：
- 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。
享元模式的主要有以下角色：
- 抽象享元角色（Flyweight）：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）。
- 具体享元（Concrete Flyweight）角色 ：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。
- 非享元（Unsharable Flyweight)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。
- 享元工厂（Flyweight Factory）角色 ：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。
3 案列
以小游戏俄罗斯方块为例. 其中有几个固定的形状类型, 以及不同的颜色去涂装.
抽象方块
public abstract class AbstractBox {
public abstract String getShape();
public void display(String color) {
System.out.println("方块形状：" + this.getShape() + " 颜色：" + color);
}
}
I形状
public class IBox extends AbstractBox{
@Override
public String getShape() {
return "I";
}
}
L形状
public class LBox extends AbstractBox {
@Override
public String getShape() {
return "L";
}
}
O形状
public class OBox extends AbstractBox {
@Override
public String getShape() {
return "O";
}
}
形状工厂
public class BoxFactory {
private static HashMap<String, AbstractBox> map;
private BoxFactory() {
map = new HashMap<String, AbstractBox>();
AbstractBox iBox = new IBox();
AbstractBox lBox = new LBox();
AbstractBox oBox = new OBox();
map.put("I", iBox);
map.put("L", lBox);
map.put("O", oBox);
}
public static final BoxFactory getInstance() {
return SingletonHolder.INSTANCE;
}
private static class SingletonHolder {
private static final BoxFactory INSTANCE = new BoxFactory();
}
public AbstractBox getBox(String key) {
return map.get(key);
}
}
测试类
public class Client {
public static void main(String[] args) {
AbstractBox box1 = BoxFactory.getInstance().getBox("I");
box1.display("灰色");
AbstractBox box2 = BoxFactory.getInstance().getBox("L");
box2.display("灰色");
AbstractBox box3 = BoxFactory.getInstance().getBox("O");
box3.display("灰色");
AbstractBox box4 = BoxFactory.getInstance().getBox("O");
box4.display("灰色");
System.out.println("判断O图形是否为同一个对象: " + (box3 == box4));
}
}
/*
运行结果:
方块形状：I 颜色：灰色
方块形状：L 颜色：灰色
方块形状：O 颜色：灰色
方块形状：O 颜色：灰色
判断O图形是否为同一个对象: true
*/
4 使用场景
使用场景:
- 一个系统有大量相同或者相似的对象，造成内存的大量耗费。
- 对象的大部分状态都可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中。
- 在使用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池，而这需要耗费一定的系统资源，因此，应当在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式
优缺点:
- 优点
- 极大减少内存中相似或相同对象数量，节约系统资源，提供系统性能
- 享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态
- 缺点
- 为了使对象可以共享，需要将享元对象的部分状态外部化，分离内部状态和外部状态，使程序逻辑复杂
5 JDK源码解析
以Integer类为例, 此类使用了享元模式.
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));
}
}
/*
运行结果:
i1和i2对象是否是同一个对象？true
i3和i4对象是否是同一个对象？false
*/
通过反编译软件,查看源码
public class Demo {
public static void main(String[] args) {
Integer i1 = Integer.valueOf((int)127);
Integer i2 Integer.valueOf((int)127);
System.out.println((String)new StringBuilder().append((String)"i1\u548ci2\u5bf9\u8c61\u662f\u5426\u662f\u540c\u4e00\u4e2a\u5bf9\u8c61\uff1f").append((boolean)(i1 == i2)).toString());
Integer i3 = Integer.valueOf((int)128);
Integer i4 = Integer.valueOf((int)128);
System.out.println((String)new StringBuilder().append((String)"i3\u548ci4\u5bf9\u8c61\u662f\u5426\u662f\u540c\u4e00\u4e2a\u5bf9\u8c61\uff1f").append((boolean)(i3 == i4)).toString());
}
}
通过是上述,发现使用Integer的valueOf方法.查看源码
public final class Integer extends Number implements Comparable<Integer> {
// 判断i是否在常量池中, 再则直接返回, 否则通过new创建对象
public static Integer valueOf(int i) {
if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
return new Integer(i);
}
private static class IntegerCache {
static final int low = -128;
static final int high;
static final Integer cache[];
static {
int h = 127;
String integerCacheHighPropValue =
sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
if (integerCacheHighPropValue != null) {
try {
int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
i = Math.max(i, 127);
// Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
} catch( NumberFormatException nfe) {
}
}
high = h;
cache = new Integer[(high - low) + 1];
int j = low;
for(int k = 0; k < cache.length; k++)
cache[k] = new Integer(j++);
// range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
assert IntegerCache.high >= 127;
}
private IntegerCache() {}
}
}
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。所以如果创建Integer对象的值在-128 ~ 127, 相当于从Integer常量池中获取对应的值.
