【Java中23种面试常考的设计模式之享元模式(Flyweight)---结构型模式】

【Java中23种面试常考的设计模式之装饰器模式(Decorator)—结构型模式】

知识回顾:

之前我们讲过的设计模式在这里呦:
【面试最常见的设计模式之单例模式】
【面试最常见的设计模式之工厂模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之备忘录模式(Memento)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之观察者模式(Observer)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之模板模式(Template)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之状态模式(State)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之策略模式(Strategy)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之迭代器模式(Iterator)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之访问者模式(Visitor)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之中介者模式(Mediator)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之解释器模式(Interpreter)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之命令模式(Command)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之责任链模式(Chain of Responsibility)—行为型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之适配器模式(Adapter)—结构型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之桥接模式(Bridge)—结构型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之组合模式(Composite)—结构型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之装饰器模式(Decorator)—结构型模式】
【Java中23种面试常考的设计模式之外观模式(Facade)—结构型模式】
接下来我们要进行学习的是:【Java中23种面试常考的设计模式之享元模式(Flyweight)—结构型模式】。

享元模式

1. 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。
2. 内存属于稀缺资源，不要随便浪费。如果有很多个完全相同或相似的对象，我们可以通过享元模式，节省内存。

解决的问题

1. 运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。
2. 享元对象能做到共享的关键是区分了内部状态和外部状态。
   • 内部状态：可以共享，不会随环境变化而改变
   • 外部状态：不可以共享，会随环境变化而改变

生产开发中常用的使用场景

1. 享元模式由于其共享的特性，可以在任何“池”中操作，比如：线程池、数据库连接池。 String类的设计也是享元模式。

模式优点与缺点

优点

1. 大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。
2. 相同或相似对象内存中只存一份，极大的节约资源，提高系统性能。
3. 外部状态相对独立，不影响内部状态。

缺点

1. 提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，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. 模式较复杂，使程序逻辑复杂化。
3. 为了节省内存，共享了内部状态，分离出外部状态，而读取外部状态。
4. 运行时间变长。用时间换取了空间。

核心角色

FlyweightFactory享元工厂类：创建并管理享元对象，享元池一般设计成键值对。
FlyWeight抽象享元类：通常是一个接口或抽象类，声明公共方法，这些方法可以向外界提供对象的内部状态，设置外部状态。
ConcreteFlyWeight具体享元类：为内部状态提供成员变量进行存储。
UnsharedConcreteFlyWeight非共享享元类：不能被共享的子类可以设计为非共享享元类。
Main-Client:客户端测试类。

UML类图

实现代码:模拟一个下棋的例子，每个棋子都是一个对象，棋子有共享的属性，大小，颜色，但是也有不共享的属性，比如说位置，接下来，我们就通过棋子这个栗子来实现相关代码

参考博客<恩师>:波波烤鸭

ChessFlyWeight 类------享元类

package com.flyweight;
public interface ChessFlyWeight {
	void setColor(String c);
	String getColor();
	void display(Coordinate c);
}

ConcreteChess 类----具体实现类

package com.flyweight;
class ConcreteChess implements ChessFlyWeight {

	private String color;
	
	public ConcreteChess(String color) {
		super();
		this.color = color;
	}

	@Override
	public void display(Coordinate c) {
		System.out.println("棋子颜色："+color);
		System.out.println("棋子位置："+c.getX()+"----"+c.getY());
	}

	@Override
	public String getColor() {
		return color;
	}

	@Override
	public void setColor(String c) {
		this.color = c;
	}
}

Coordinate 类----外部状态UnSharedConcreteFlyWeight

package com.flyweight;
public class Coordinate {
	private int x,y;

	public Coordinate(int x, int y) {
		super();
		this.x = x;
		this.y = y;
	}

	public int getX() {
		return x;
	}

	public void setX(int x) {
		this.x = x;
	}

	public int getY() {
		return y;
	}

	public void setY(int y) {
		this.y = y;
	}
}

ChessFlyWeightFactory 类—享元工厂类—去创建我们的具体实现类

package com.flyweight;
import java.util.Map;
import java.util.HashMap;
public class ChessFlyWeightFactory {
	//享元池  根据颜色保存不同的棋子对象
	private static Map<String,ChessFlyWeight> map = new HashMap<String, ChessFlyWeight>();
	
	public static ChessFlyWeight  getChess(String color){
		// 如果已经存在该颜色的棋子返回
		if(map.get(color)!=null){
			return map.get(color);
		}else{
			// 如果享元池中没有该颜色的棋子就创建一个新的返回 并存储在享元池中
			ChessFlyWeight cfw = new ConcreteChess(color);
			map.put(color, cfw);
			return cfw;
		}
	}	
}

客户端测试代码Client-Main

package com.flyweight;
public class Main{
	public static void main(String[] args) {
		ChessFlyWeight chess1 = ChessFlyWeightFactory.getChess("白色");
		ChessFlyWeight chess2 = ChessFlyWeightFactory.getChess("黑色");
		System.out.println("增加外部状态的处理===========");
		chess1.display(new Coordinate(15, 20));
		chess2.display(new Coordinate(30, 40));
	}
}

运行结果展示:

好了，到这里【Java中23种面试常考的设计模式之享元模式(Flyweight)—结构型模式】就结束了，23种设计模式持续更新汇总中。