Java享元模式

享元模式(Flyweight Pattern)主要用于減少創建對象的數量，以減少內存占用和提高性能。這種類型的設計模式屬于結構型模式，它提供了減少對象數量從而改善應用所需的對象結構的方式。

享元模式嘗試重用現有的同類對象，如果未找到匹配的對象，則創建新對象。我們將通過創建 5 個對象來畫出 20 個分布于不同位置的圓來演示這種模式。由于只有 5 種可用的顏色，所以 color 屬性被用來檢查現有的 Circle 對象。

介紹

意圖：運用共享技術有效地支持大量細粒度的對象。

主要解決：在有大量對象時，有可能會造成內存溢出，我們把其中共同的部分抽象出來，如果有相同的業務請求，直接返回在內存中已有的對象，避免重新創建。

何時使用：

⒈系統中有大量對象。

⒉這些對象消耗大量內存。

⒊這些對象的狀態大部分可以外部化。

⒋這些對象可以按照內蘊狀態分為很多組，當把外蘊對象從對象中剔除出來時，每一組對象都可以用一個對象來代替。

⒌系統不依賴于這些對象身份，這些對象是不可分辨的。

如何解決：用唯一標識碼判斷，如果在內存中有，則返回這個唯一標識碼所標識的對象。

關鍵代碼：用 HashMap 存儲這些對象。

應用實例：

⒈JAVA 中的 String，如果有則返回，如果沒有則創建一個字符串保存在字符串緩存池里面。

⒉數據庫的數據池。

優點：大大減少對象的創建，降低系統的內存，使效率提高。

缺點：提高了系統的復雜度，需要分離出外部狀態和內部狀態，而且外部狀態具有固有化的性質，不應該隨著內部狀態的變化而變化，否則會造成系統的混亂。

使用場景：

⒈系統有大量相似對象。

⒉需要緩沖池的場景。

注意事項：

⒈注意劃分外部狀態和內部狀態，否則可能會引起線程安全問題。

⒉這些類必須有一個工廠對象加以控制。

實現

我們將創建一個 Shape 接口和實現了 Shape 接口的實體類 Circle。下一步是定義工廠類 ShapeFactory。

ShapeFactory 有一個 Circle 的 HashMap，其中鍵名為 Circle 對象的顏色。無論何時接收到請求，都會創建一個特定顏色的圓。ShapeFactory 檢查它的 HashMap 中的 circle 對象，如果找到 Circle 對象，則返回該對象，否則將創建一個存儲在 hashmap 中以備后續使用的新對象，并把該對象返回到客戶端。

FlyWeightPatternDemo，我們的演示類使用 ShapeFactory 來獲取 Shape 對象。它將向 ShapeFactory 傳遞信息(red / green / blue/ black / white)，以便獲取它所需對象的顏色。

步驟 1

創建一個接口。

public interface Shape {
   void draw();
}

步驟 2

創建實現接口的實體類。

public class Circle implements Shape {
   private String color;
   private int x;
   private int y;
   private int radius;
 
   public Circle(String color){
      this.color = color;     
   }
 
   public void setX(int x) {
      this.x = x;
   }
 
   public void setY(int y) {
      this.y = y;
   }
 
   public void setRadius(int radius) {
      this.radius = radius;
   }
 
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color 
         +", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius);
   }
}

步驟 3

創建一個工廠，生成基于給定信息的實體類的對象。

import java.util.HashMap;
 
public class ShapeFactory {
   private static final HashMap circleMap = new HashMap<>();
 
   public static Shape getCircle(String color) {
      Circle circle = (Circle)circleMap.get(color);
 
      if(circle == null) {
         circle = new Circle(color);
         circleMap.put(color, circle);
         System.out.println("Creating circle of color : " + color);
      }
      return circle;
   }
}

步驟 4

使用該工廠，通過傳遞顏色信息來獲取實體類的對象。

public class FlyweightPatternDemo {
   private static final String colors[] = 
      { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
   public static void main(String[] args) {
 
      for(int i=0; i < 20; ++i) {
         Circle circle = 
            (Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
         circle.setX(getRandomX());
         circle.setY(getRandomY());
         circle.setRadius(100);
         circle.draw();
      }
   }
   private static String getRandomColor() {
      return colors[(int)(Math.random()*colors.length)];
   }
   private static int getRandomX() {
      return (int)(Math.random()*100 );
   }
   private static int getRandomY() {
      return (int)(Math.random()*100);
   }
}

步驟 5

執行程序，輸出結果：

Creating circle of color : Black
Circle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100
Creating circle of color : Green
Circle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100
Creating circle of color : White
Circle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100
Creating circle of color : Red
Circle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100
Creating circle of color : Blue
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 13, y :4, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 21, y :21, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 55, y :86, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 90, y :70, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 78, y :3, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y :89, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 3, y :91, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 62, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 97, y :61, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 86, y :12, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 38, y :93, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 76, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 95, y :82, radius :100