享元模式：有效管理大量相似对象的利器

见解分享

2023-10-14 00:27:01

享元模式概述

享元模式是一种设计模式，旨在通过共享对象来有效管理大量相似对象的内存占用，从而提高应用程序性能。享元模式的核心思想是将对象的固有状态（即不会改变的状态）与可变状态分离开来，并仅为不同的可变状态创建对象。

优点

减少内存占用：通过共享固有状态，享元模式可以显著减少大量相似对象的内存占用，从而提高应用程序的性能和可扩展性。
提高性能：通过避免创建重复的固有状态对象，享元模式可以减少对象创建和销毁的开销，从而提高应用程序的整体性能。
简化维护：享元模式将固有状态与可变状态分离开来，简化了对象的维护，因为固有状态对象不需要进行修改。

缺点

固有状态的修改受限：享元模式将固有状态作为共享对象，因此对固有状态的任何修改都会影响所有使用该固有状态的对象。
复杂性：享元模式的实现可能比较复杂，尤其是当对象具有大量固有状态时。

应用场景

享元模式广泛应用于以下场景：

需要管理大量相似对象的系统，例如游戏中的敌人、角色或图形对象。
需要缓冲池的系统，例如数据库连接池或对象池。
需要优化内存占用的系统，例如嵌入式系统或移动应用程序。

享元模式结构

享元模式主要由以下角色组成：

享元工厂（Flyweight Factory） ：负责创建和管理享元对象，并提供对享元对象的访问。
享元（Flyweight） ：轻量级对象，包含固有状态，并可以与外部状态结合以创建完整对象。
外部状态（Extrinsic State） ：与享元对象相关联的可变状态，由客户端对象维护。
客户端（Client） ：使用享元对象创建完整对象，并管理外部状态。

享元模式实现示例

以下是一个用 Java 实现的享元模式示例：

// 享元工厂
public class FlyweightFactory {
    private Map<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        Flyweight flyweight = flyweights.get(key);
        if (flyweight == null) {
            flyweight = new Flyweight(key);
            flyweights.put(key, flyweight);
        }
        return flyweight;
    }
}

// 享元
public class Flyweight {
    private String intrinsicState;

    public Flyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }

    public String getIntrinsicState() {
        return intrinsicState;
    }
}

// 外部状态
public class ExtrinsicState {
    private String extrinsicState;

    public ExtrinsicState(String extrinsicState) {
        this.extrinsicState = extrinsicState;
    }

    public String getExtrinsicState() {
        return extrinsicState;
    }
}

// 客户端
public class Client {
    private FlyweightFactory flyweightFactory;

    public Client(FlyweightFactory flyweightFactory) {
        this.flyweightFactory = flyweightFactory;
    }

    public void createObject(String key, String extrinsicState) {
        Flyweight flyweight = flyweightFactory.getFlyweight(key);
        System.out.println("Intrinsic state: " + flyweight.getIntrinsicState());
        System.out.println("Extrinsic state: " + extrinsicState);
    }
}

// 测试
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        FlyweightFactory flyweightFactory = new FlyweightFactory();
        Client client = new Client(flyweightFactory);
        client.createObject("key1", "value1");
        client.createObject("key2", "value2");
    }
}