享元模式：探秘高效对象复用之道

2023-12-01 13:20:02

享元模式简介

享元模式是一种对象结构型设计模式，它通过共享细粒度对象来减少内存消耗，并提升性能。享元模式的主要思想是，当系统中存在大量相同或相似对象时，可以将这些对象存储在共享对象池中，并在需要时从对象池中获取。这样，就不必为每个对象单独分配内存空间，从而有效降低内存消耗和提升性能。

享元模式的结构

享元模式的结构主要包括以下几个角色：

享元类（Flyweight） ：负责创建和管理共享对象。
具体享元类（Concrete Flyweight） ：实现享元类的接口，并提供具体的功能。
享元工厂类（Flyweight Factory） ：负责创建和管理具体享元类，并根据需求从享元类中获取共享对象。
客户端（Client） ：使用共享对象来完成业务逻辑。

享元模式的优点

享元模式具有以下优点：

降低内存消耗 ：通过共享对象，可以有效减少内存消耗，尤其是在系统中存在大量相同或相似对象时。
提升性能 ：共享对象可以避免创建大量重复对象，从而提升性能。
提高代码重用性 ：共享对象可以提高代码重用性，因为相同的对象可以被不同的客户端使用。

享元模式的缺点

享元模式也存在以下缺点：

创建共享对象池可能会增加复杂性 ：创建和管理共享对象池可能会增加系统的复杂性。
共享对象可能导致线程安全问题 ：如果共享对象被多个线程同时访问，可能会导致线程安全问题。

享元模式的应用场景

享元模式适用于以下场景：

系统中存在大量相同或相似对象 ：例如，在一个图形编辑器中，可能存在大量具有相同形状和颜色的图形对象。
对象创建开销较大 ：如果创建对象需要较大的开销，则可以使用享元模式来减少创建对象的次数。
对象状态相对独立 ：如果对象的状态相对独立，则可以将其作为共享对象。

享元模式的实例代码

以下是一个使用享元模式的实例代码：

public class FlyweightPatternDemo {

    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();

        Shape circle1 = shapeFactory.getShape("circle");
        circle1.draw();

        Shape circle2 = shapeFactory.getShape("circle");
        circle2.draw();

        Shape square1 = shapeFactory.getShape("square");
        square1.draw();

        Shape square2 = shapeFactory.getShape("square");
        square2.draw();

        // 尽管创建了四个对象，但实际上只创建了两个对象，
        // 因为 circle1 和 circle2 共享同一个对象，square1 和 square2 也共享同一个对象。
    }
}

interface Shape {
    void draw();
}

class Circle implements Shape {

    private String color;

    public Circle(String color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Draw a circle with color: " + color);
    }
}

class Square implements Shape {

    private String color;

    public Square(String color) {
        this.color = color;
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Draw a square with color: " + color);
    }
}

class ShapeFactory {

    private Map<String, Shape> shapes = new HashMap<>();

    public Shape getShape(String shapeType) {
        Shape shape = shapes.get(shapeType);

        if (shape == null) {
            if (shapeType.equals("circle")) {
                shape = new Circle("red");
            } else if (shapeType.equals("square")) {
                shape = new Square("blue");
            }

            shapes.put(shapeType, shape);
        }

        return shape;
    }
}