享元模式

何小幸
86 阅读4分钟

享元模式

运用共享技术来有效地支持大量细粒度对象的复用。它通过共享以及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。

⭐结构

两种状态：

  • 内部状态——不会随着环境的改变而改变的可共享部分
  • 外部状态——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。

四种角色：

  • 抽象享元角色——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状态（外部状态）。
  • 具体享元——抽象享元类的实现，称为享元对象，在具体享元类中为外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通过实例化创建。
  • 享元工厂角色——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，享元工厂检查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。

🌰举个例子

menuStyle.png

如果把俄罗斯方块中的每个不同的方块都看作是一个对象，那么这些对象就会占用很多内存空间。

所以我们通过享元模式来进行实现

设计类图如下：

UML.png

最下面三个IBox、LBox、OBox表示形状类，其内有getShape方法

右侧为factory类，因为工厂只需要一个，所以我们使用单例模式

⭐实现

抽象享元角色：

public abstract class AbstractBox {
    //获取图形
    public abstract String getShape();
    
    //显示图形及颜色
    public void display(String color) {
        System.out.println("方块形状" + getShape() + ", 颜色: " + color);
    }
}

定义三个形状对应的子类：

public class IBox extends AbstractBox {
    public String getShape() {
        return "I";
    }
}

public class LBox extends AbstractBox {
    public String getShape() {
        return "L";
    }
}

public class OBox extends AbstractBox {
    public String getShape() {
        return "O";
    }
}

工厂类：

public class BoxFactory {
    private HashMap<String,AbstractBox> map;
    
    //在构造方法中进行初始化操作
    private BoxFactory() {
        map = new HashMap<String, AbstractBox>();
        map.put("I",new IBox);
        map.put("L",new LBox);
        map.put("O",new OBox);
    }
    
    private static BoxFactory factory = new BoxFactory();
        
    //获取工厂类的对象
    public static BoxFactory getInstance() {
        return factory;
    }
    
    //根据名称获取图形对象
    public AbstractBox getShape(String name) {
        return map.get(name);
    }
}

接下来我们就可以去测试类中进行图形创建了：

Abstractbox boxI = BoxFactory.getInsatnce().getInstance().getShape("I");//获取图形

box1.display("gray");//设置为灰色

由于我们是从工厂类的map中取出对象的，所以如果再获取一个相同图形的对象，他和之前的还是同一个实例

Abstractbox boxI2 = BoxFactory.getInsatnce().getInstance().getShape("I");//获取图形

boxI==boxI2;//true

而因为颜色属性不是定义在图形对象中的，所以即使实例相同，他们的颜色也可以分别打印

⭐优缺点

优点：

  • 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

⭐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，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。

例如jdk中的Integer小型常量池(-128~127)就使用到了这个模式

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