设计模式之享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，用于减少系统中对象的数量，从而节省内存和提升性能。它通过共享相同的对象来避免重复创建类似的对象。该模式尤其适用于对象数量庞大、且重复内容较多的场景。

核心思想：将对象的状态划分为内蕴状态（Intrinsic State）和外蕴状态（Extrinsic State），内蕴状态是可以共享的部分，而外蕴状态则由客户端管理并在需要时动态传递。

一、享元模式的特点

状态拆分：
- 内蕴状态：对象中可以共享的不变部分，由享元对象内部存储。
- 外蕴状态：对象中可变的部分，不存储在享元对象中，由客户端动态提供。
对象共享：
系统只会为每种内蕴状态创建一个享元对象，并在不同上下文中重复使用这些对象。
性能优化：
通过共享对象，减少内存开销，提升系统性能。

二、享元模式的结构

享元模式主要包含以下角色：

抽象享元（Flyweight）：
定义享元对象的公共接口，外部通过该接口与具体享元对象交互。
具体享元（ConcreteFlyweight）：
实现抽象享元接口，并存储内蕴状态。具体享元对象需要支持可以共享的功能。
非共享具体享元（UnsharedConcreteFlyweight）：
并非所有的享元对象都需要共享，这些对象不能被多个客户端共享，但也实现了享元接口。
享元工厂（FlyweightFactory）：
管理享元对象的创建和共享，确保客户端获取的享元对象是唯一的，避免重复创建。
客户端（Client）：
负责维护外蕴状态，并与享元对象交互。

三、享元模式的工作原理

客户端通过享元工厂获取享元对象。
如果享元对象已存在，工厂返回共享对象；如果不存在，则工厂创建新的享元对象。
客户端将外蕴状态传递给享元对象，享元对象结合其内蕴状态执行操作。

四、享元模式的实现

下面通过一个实例展示享元模式的实现。

示例：棋盘上的棋子

在一个棋盘游戏中，棋子的位置是变化的（外蕴状态），而棋子的颜色（黑/白）是固定的（内蕴状态）。我们可以使用享元模式来优化棋子的管理。

抽象享元类

public interface ChessPiece {void display(int x, int y);
}

具体享元类

public class ConcreteChessPiece implements ChessPiece{private String color;public ConcreteChessPiece(String color){this.color = color;}@Overridepublic void display(int x,int y) {System.out.println("棋子颜色" + color + ",棋子位置：(" + x + "," + y + ")" );}
}

享元工厂

public class ChessPieceFactory {private static Map<String,ChessPiece> map = new HashMap<>();public static ChessPiece getChessPiece(String color) {if (!map.containsKey(color)) {map.put(color, new ConcreteChessPiece(color));}return map.get(color);}
}

客户端

public class Client {public static void main(String[] args) {// 获取共享的棋子ChessPiece black1 = ChessPieceFactory.getChessPiece("黑色");ChessPiece black2 = ChessPieceFactory.getChessPiece("黑色");ChessPiece white1 = ChessPieceFactory.getChessPiece("白色");// 设置外蕴状态（棋子的位置）black1.display(1, 1);black2.display(2, 3);white1.display(4, 5);// 验证共享对象System.out.println("黑色棋子是否相同: " + (black1 == black2));}
}