享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，旨在通过共享技术有效地支持大量细粒度对象的重用。这个模式在处理大量对象时非常有用，特别是当这些对象中的许多实例实际上可以共享相同的状态时，从而可以减少内存占用，提高程序效率。
享元模式的概念
享元模式通过将对象的状态分为内部状态和外部状态来工作：
- 内部状态是存储在享元对象内部的，并且不会随环境的改变而有所不同，即它们是可以共享的。
- 外部状态是根据场景而变化的，不能共享，应由客户端代码保存。
使用享元模式可以避免大量非常相似类的开销，在软件开发中尤其是游戏开发和文档编辑器的设计中广泛应用。
享元模式的优点
- 减少运行时对象实例的数量，节省内存，提高性能。
- 将许多“虚拟”对象的状态集中管理，可以外部控制。
享元模式的缺点
- 增加了系统的复杂性：需要分离出外部状态和内部状态，这使得程序的逻辑复杂化。
- 对外部状态的管理增加了系统的维护难度。
Java代码示例
假设我们正在开发一个文档编辑器，需要大量的字符对象。使用享元模式，我们可以共享相同的字符实例，而不是为每个出现的字符创建一个新对象。
首先，定义一个Character享元类：
java复制代码
public class Character {
private final char value;
private final String color;
private final String fontFamily;
private final int fontSize;
public Character(char value, String color, String fontFamily, int fontSize) {
this.value = value;
this.color = color;
this.fontFamily = fontFamily;
this.fontSize = fontSize;
}
public void display() {
System.out.println(value + " [Color: " + color + ", FontFamily: " + fontFamily + ", FontSize: " + fontSize + "]");
}
}
然后，创建一个工厂类来管理享元对象的创建和重用：
java复制代码
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class CharacterFactory {
private final Map<String, Character> characters = new HashMap<>();
public Character getCharacter(char value, String color, String fontFamily, int fontSize) {
String key = value + "-" + color + "-" + fontFamily + "-" + fontSize;
Character character = characters.get(key);
if (character == null) {
character = new Character(value, color, fontFamily, fontSize);
characters.put(key, character);
}
return character;
}
}
最后，客户端代码示例：
java复制代码
public class Editor {
public static void main(String[] args) {
CharacterFactory factory = new CharacterFactory();
Character character1 = factory.getCharacter('a', "red", "Arial", 12);
Character character2 = factory.getCharacter('b', "red", "Arial", 12);
Character character3 = factory.getCharacter('a', "red", "Arial", 12);
character1.display();
character2.display();
character3.display();
}
}
在这个例子中，character1和character3实际上是同一个对象的引用，因为它们的状态完全相同。通过享元模式，我们可以在处理成千上万的字符对象时节省大量的内存。
