【设计模式 - 11】之享元模式（FlyWeight）

1、模式简介

　　当系统中存在大量对象时，非常容易造成内存溢出。为了解决这个问题，我们把这些对象中共有的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，则直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建，这就是享元模式。

　　享元模式（FlyweightPattern）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，即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。

　　例如，JAVA中的String使用的就是享元模式：

public class Test {
   public static void main(String[] args) {
      String a = "abc";
      String b = "abc";
      System.out.println(a == b);
   }
}
// 返回值：true

　　又如，一个编辑器中如果只能输入大小写的字母，则有52个字符可以输入，此时我们只需要在编辑器中存储52个字符对象，而不需要每输入一个字符就创建一个对象。

　　享元模式的UML图：

享元模式的适用场景：

• 当系统中有大量对象时；
• 当这些对象基本相似时；
• 当这些对象会消耗大量内存时；
• 当这些对象需要使用缓冲池管理时。

享元模式的使用方法：

　　享元模式通常使用一个工厂管理，在工厂中维护一个HashTable或HashMap，使用唯一标识来存放和取出对象。另外还可以对工厂使用单例模式，保证项目中只有一个工厂。

享元模式的优点：

　　大大减少了对象的创建，降低了系统的内存，提高了效率。

享元模式的缺点：

　　提高了系统的负责度，需要分离出外部状态和内部状态，外部状态不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

2、实例

　　我们以上面说的编辑器的例子为需求，要求编辑器中只能输入字符，使用享元模式进行管理。

　　享元接口：

public interface MyChar {
   String showMyChar();
}

　　享元实现类：

public class MyCharImpl implements MyChar {
   private Character c;

   public MyCharImpl(Character c) {
      this.c = c;
   }

   @Override
   public String showMyChar() {
      return this.c + "";
   }
}

　　享元工厂：

public class MyCharFactory {
   private static MyCharFactory instance;

   private Map<Character, MyChar> charMap;

   private MyCharFactory() {
      this.charMap = new HashMap<Character, MyChar>();
   }

   /**
    * 单例
    */
   public static MyCharFactory getInstance() {
      if (instance == null) {
         synchronized (MyCharFactory.class) {
            if (instance == null) {
                instance = new MyCharFactory();
            }
         }
      }
      return instance;
   }

   /**
    * 根据字符的键获取字符对象
    */
   public MyChar getMyChar(Character character) {
      MyChar c = charMap.get(character);
      if (c == null) {
         c = new MyCharImpl(character);
         charMap.put(character, c);
      }
      return c;
   }

   /**
    * 获取Map中存储的字符的数量
    */
   public int getCharCount() {
      return charMap.size();
   }
}

　　测试类：

public class Test {
   public static void main(String[] args) {
      MyChar char1;
      MyChar char2;
      MyChar char3;
      MyChar char4;
      MyChar char5;
      MyChar char6;

      char1 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('a'));
      System.out.println("获取享元字符：" + char1.showMyChar());
      System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
      char2 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('b'));
      System.out.println("获取享元字符：" + char2.showMyChar());
      System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
      char3 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('c'));
      System.out.println("获取享元字符：" + char3.showMyChar());
      System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
      char4 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('a'));
      System.out.println("获取享元字符：" + char4.showMyChar());
      System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
      char5 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('a'));
      System.out.println("获取享元字符：" + char5.showMyChar());
      System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
      char6 = MyCharFactory.getInstance().getMyChar(new Character('d'));
      System.out.println("获取享元字符：" + char6.showMyChar());
      System.out.println("当前享元字符数量：" + MyCharFactory.getInstance().getCharCount());
   }
}

　　运行结果如下图所示：

　　最后贴出享元模式的GitHub代码地址：【GitHub - FlyWeight】。