享元模式

享元模式（Flyweight Pattern），运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

作用

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。
提高效率，由于创建对象的数量减少，所以对系统内存的需求也减小，使得速度更快，效率更高。
享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态。

主要目的是实现对象的共享，即共享池，用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。

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

细粒度/内部状态/外部状态

细粒度：较小的对象，所包含的内部状态较小
内部状态：不随环境改变而改变的状态，内部状态可以共享
外部状态：随着环境改变而改变的状态，不可以共享的状态，享元对象的外部状态通常由客户端保存，并在享元对象创建后，需要的时候传入享元对象内部，不同的外部状态是相互独立的。

适用场景

系统有大量相似对象，比如 JAVA 中的 String
需要缓冲池的场景，比如数据库的数据连接池
对象大部分状态都可以外部化
剥离出对象的外部状态后，可以使用相对较少的共享对象取代大量对象
常常应用于系统底层的开发，以便解决系统的性能问题

类图

享元模式类图.png

Flyweight（抽象享元类）：通常是接口或抽象类，抽象享元类中声明了具体享元类公共方法，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（具体享元类）：继承抽象享元类，在具体享元类中为内部状态提供存储空间。通常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
UnshareConcreteFlyweight（非分享具体享元类）：并不是所有的具体享元类都需要被共享，不能被共享的子类可以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，一般不会出现在享元工厂中
FlyweightFactory（享元工厂类）：创建并管理享元对象，将各种具体享元类存储到一个享元池中，享元池一般为“键值对”集合，可以结合工厂模式进行设计。当用户请求一个具体享元对象时，享元池中如果保存的有就直接返回给用户，如果没有就创建该享元对象返回给用户并存储到享元池中

代码表达

// Flyweight（抽象享元类）
public abstract class WebSite {
    public abstract void use(User user);
}

// ConcreteFlyweight（具体享元类）
public class ConcreteWebSite extends WebSite {
    // 共享的部分；属于内部状态
    private String type = "";

    public ConcreteWebSite(String type) {
        this.type = type;
    }

    // User 不是共享的部分；属于外部状态
    @Override
    public void use(User user) {
        System.out.println("ConcreteWebSite type:" + type + " by user:" + user.getName());
    }
}

// UnshareConcreteFlyweight（非分享具体享元类）
public class User {
    private String name;

    public User(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

// FlyweightFactory（享元工厂类）
public class WebSiteFactory {
    private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();

    public WebSite getWebSite(String key) {
        if (!pool.containsKey(key)) {
            pool.put(key, new ConcreteWebSite(key));
        }
        return pool.get(key);
    }

    public int getWebSiteCount() {
        return pool.size();
    }
}

客户端调用

WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();
WebSite webSite1 = factory.getWebSite("weibo");
webSite1.use(new User("Tom"));
WebSite webSite2 = factory.getWebSite("weibo");
webSite2.use(new User("Bob"));
WebSite webSite3 = factory.getWebSite("weibo");
webSite3.use(new User("Andy"));
WebSite webSite4 = factory.getWebSite("weixin");
webSite4.use(new User("Jhon"));
System.out.println("getWebSiteCount:" + factory.getWebSiteCount());

设计模式：014_享元模式

享元模式

类图

代码表达