Java设计模式 - 享元模式

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简介

享元模式（Flyweight Pattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计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。
                                                                                                                                                    ———— 菜鸟联盟
UML图：

主要角色

1.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。

2.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。

3.不可同享角色(UnConcreteFlyweight)
一般不会出现在享元工厂中

4.享元工厂(FlyweightFactory)
负责管理享元对象池和创建享元对象，提供容器池，同时提供获取对象方法。

内部状态和外部状态

• 享元模式提供了两个要求：细粒度和共享对象。
• 外部状态：对象得以依赖的一个标记，是随着环境的变换而变化，不可共享的状态。
• 内部状态：对象共享出来的信息，存在享元对象内部且不会随着环境的变化而变化。

实例

本次采用图书馆借书的案例来理解享元模式，形式很简单，首先定义一个抽象类，里面有个抽象方法，接着定义子类来继承抽象类，并实现其方法。为了模拟外部状态，还需定义一个用户实体类。构建工厂来作为池存放对象，并暴露获取对象的方法。最后通过调用方法。
类图：

①、抽象类的定义

只有一个借书的方法

package com.lyd.demo.flyweight;
import com.lyd.demo.entity.User;
/**
 * @Author: lyd
 * @Description: 图书馆 - 抽象类
 * @Date: 2022-09-01
 */
public abstract class Library {
    public abstract void borrow(User user); // 抽象方法 - 借书
}

②、抽象类的子类

实现抽象方法

package com.lyd.demo.flyweight;
import com.lyd.demo.entity.User;
/**
 * @Author: lyd
 * @Description: 具体子类
 * @Date: 2022-09-01
 */
public class LibraryImpl extends Library {
    private String name; // 书名 - 内部状态
    public LibraryImpl(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void borrow(User user) {
        System.out.println("图书馆的书《" + name + "》已被[" + user.getName() + "]借出");
    }
}

③、外部状态 - User实体类

package com.lyd.demo.entity;
/**
 * @Author: lyd
 * @Description: 实体 - user - 模拟 外部状态
 * @Date: 2022-09-01
 */
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;
    }
}

④、工厂类

用Map集合来充当缓冲池，存放对象，并且提供获取对象的方法，为了方便观察享元模式的作用，还有个获取对象池中对象数量。

package com.lyd.demo.factory;
import com.lyd.demo.flyweight.Library;
import com.lyd.demo.flyweight.LibraryImpl;
import java.util.HashMap;
/**
 * @Author: lyd
 * @Description: 工厂类
 * @Date: 2022-09-01
 */
public class LibraryFactory {
    // 用集合来充当缓存池，暂存书籍
    private HashMap<String, LibraryImpl> pool = new HashMap<String, LibraryImpl>();
    // 如果有书籍就放入缓存
    public Library getLibraryImpl(String name) {
        if (!pool.containsKey(name)) {
            // 创建一个放入
            pool.put(name, new LibraryImpl(name));
        }
        return pool.get(name);
    }
    // 获取书籍个数
    public int bookCount() {
        return pool.size();
    }
}

⑤、测试

通过工厂类调用获得对象，再去调用借书方法，采用两种不用角色和不同数据来演绎享元模式的案例实现。

package com.lyd.demo.test;

import com.lyd.demo.entity.User;
import com.lyd.demo.factory.LibraryFactory;
import com.lyd.demo.flyweight.Library;

/**
 * @Author: lyd
 * @Description: 测试类
 * @Date: 2022-09-01
 */
public class FlyWeightTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建工厂
        LibraryFactory libraryFactory = new LibraryFactory();
        Library book = libraryFactory.getLibraryImpl("Java设计模式");
        book.borrow(new User("怒放吧德德"));

        // 假设书已经归还

        Library book2 = libraryFactory.getLibraryImpl("Java设计模式");
        book2.borrow(new User("愤怒吧德德"));

        Library book3 = libraryFactory.getLibraryImpl("Go语言编程");
        book3.borrow(new User("怒放吧德德"));

        System.out.println("现在有书：" + libraryFactory.bookCount() + " 本");
    }
}

运行结果：

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