【玩转23种Java设计模式】结构型模式篇：享元模式

软件设计模式（Design pattern），又称设计模式，是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性、程序的重用性。

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一、简介

  享元模式（Flyweight Pattern）是一种用于性能优化的结构型设计模式。它通过共享技术，有效地支持大量细粒度的对象。核心思想是将对象的状态分为内部状态和外部状态，内部状态存储在享元对象中，而外部状态则由客户端管理。通过这种方式，多个对象可以共享相同的内部状态，减少内存使用，提高系统性能。

二、实例：棋盘游戏中的棋子

  假设我们正在开发一个棋盘游戏，如国际象棋，棋盘上有多个相同的棋子（如兵、车等）。我们可以使用享元模式来减少这些重复棋子的内存占用。

1、享元接口

interface ChessPiece {
    void display();
}

2、具体享元类，代表棋子类型

class ChessPieceFlyweight implements ChessPiece {
    private String type;

    public ChessPieceFlyweight(String type) {
        this.type = type;
    }

    @Override
    public void display() {
        System.out.println("棋子类型: " + type);
    }
}

3、享元工厂，负责创建和管理享元对象

class ChessPieceFactory {
    private Map<String, ChessPiece> pool = new HashMap<>();

    public ChessPiece getChessPiece(String type) {
        ChessPiece piece = pool.get(type);
        if (piece == null) {
            piece = new ChessPieceFlyweight(type);
            pool.put(type, piece);
        }
        return piece;
    }
}

4、客户端使用

public class ChessGame {
    public static void main(String[] args) {
        ChessPieceFactory factory = new ChessPieceFactory();
        
        ChessPiece pawn1 = factory.getChessPiece("兵");
        ChessPiece pawn2 = factory.getChessPiece("兵");
        
        pawn1.display(); // 输出: 棋子类型: 兵
        pawn2.display(); // 输出: 棋子类型: 兵
        
        // 假设pawn1和pawn2代表棋盘上不同的位置，但共享同一“兵”类型的内存表示
    }
}

三、总结

1、优点

• 减少内存使用：通过共享减少相同对象的实例化。
• 提高性能：减少创建和销毁对象的开销。
• 支持大量对象：适用于需要处理大量相似对象的场景。

2、缺点

• 设计复杂度增加：需要区分内部状态和外部状态，且外部状态管理变得复杂。
• 过度使用可能导致理解困难：不恰当的应用可能导致代码难以理解和维护。

3、应用场景

• 图形界面渲染：如字体、小图标等可复用的GUI元素。
• 数据库连接池：虽然不是传统意义上的享元模式，但通过池化技术减少了数据库连接的创建。
• 游戏开发：如角色游戏中大量重复的NPC或道具。
• 文本编辑器：共享字符对象以减少内存消耗。

  享元模式在需要高效处理大量相似对象时展现其独特价值，通过最小化内存占用，提升系统整体性能，尤其是在资源敏感的环境中。