享元模式 · 浮光笔记

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。

享元模式是对象池的一种实现。类似于线程池，线程池可以避免不停的创建和销毁多个对象，消耗性能。

宗旨：共享细粒度对象，将多个对同一对象的访问集中起来

享元（Flyweight ）模式中存在以下两种状态：

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。

【例】俄罗斯方块

下面的图片是众所周知的俄罗斯方块中的一个个方块，如果在俄罗斯方块这个游戏中，每个不同的方块都是一个实例对象，这些对象就要占用很多的内存空间，下面利用享元模式进行实现。 先来看类图： 代码如下：

俄罗斯方块有不同的形状，我们可以对这些形状向上抽取出AbstractBox，用来定义共性的属性和行为。

接下来就是定义不同的形状了，IBox类、LBox类、OBox类等。

提供了一个工厂类（BoxFactory），用来管理享元对象（也就是AbstractBox子类对象），该工厂类对象只需要一个，所以可以使用单例模式。并给工厂类提供一个获取形状的方法。

1，优点

2，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

3，使用场景：

目的不同：享元模式的目的是共享对象，减少内存中重复对象的总数。例如，一个文本编辑器中有1000个字符“A”，通过享元模式，这1000个“A”可以共享同一个字符对象，从而极大节省内存。而代理模式的目的则是控制访问，它像一个“门卫”或“中介”，在客户端和真实对象之间加了一层，用于实现延迟加载、权限控制、日志记录等功能。比如，一个图片的虚拟代理可以延迟加载大图片，直到真正需要显示时才创建真实对象
对象管理方式不同：享元模式的核心是一个享元工厂（如 CharacterFactory），它维护一个对象池（享元池）。当客户端请求一个对象时，工厂会检查池中是否存在具有相同内部状态的对象。如果有，则直接返回已有对象；如果没有，则创建一个新对象并放入池中，再返回。代理模式则通常由代理对象持有对真实对象的引用。代理对象与真实对象实现相同的接口，客户端通过代理来间接访问真实对象，代理在访问前后可以执行额外逻辑

一般来说，在实现享元模式时，都会用到单例模式。但这俩存在本质区别

目的不同：享元模式的目的是支持大量细粒度对象的共享，以优化内存使用。而单例模式的目的是确保一个类只有一个实例，并提供对该实例的全局访问点，它更侧重于实例的唯一性控制，而非内存优化。
实例数量：这是最直观的区别。单例模式确保一个类在任何时候都只有一个实例。享元模式则允许一个类有多个实例，但这些实例会被大量重复使用。享元工厂中缓存的是多个不同的享元对象，例如，字符“A”是一个实例，字符“B”是另一个实例，它们都被多次共享使用

Integer类使用了享元模式。我们先看下面的例子：

运行上面代码，结果如下：为什么第一个输出语句输出的是true，第二个输出语句输出的是false？通过反编译软件进行反编译，代码如下：

上面代码可以看到，直接给Integer类型的变量赋值基本数据类型数据的操作底层使用的是 valueOf()，所以只需要看该方法即可

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。

字符串常量池也是享元模式的一种体现