享元模式（Flyweight Pattern）

Posted 2021-09-07 小风的笔记

享元模式（运用共享技术有效的支持大量细粒度的对象）

• 优点：大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。
• 缺点：提高了系统的复杂度，需要分离出内蕴状态和外蕴状态，而且外蕴状态具有固有化的性质，不应该随着内蕴状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。
• 享元模式的定义提出了两个要求，细粒度和共享对象。因为要求细粒度，所以不可避免地会使对象数量多且性质相近，此时我们就将这些对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态。
  内蕴状态：对象共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境的改变而改变。
  外蕴状态：对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。
• 享元模式的主要角色
  抽象享元角色：为具体享元角色规定了必须实现的方法，非享元的外蕴状态以参数的形式通过此方法传入。
  具体享元角色：实现抽象享元角色的接口。
  享元工厂角色：负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检查系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户；如果不存在，则创建一个新的享元对象。
  非享元角色：是不可以共享的外蕴状态，它以参数的形式注入具体享元的相关方法中。
• 例子：围棋只有黑白两色，所以棋子颜色就是棋子的内蕴状态；而各个棋子之间的差别就是位置的不同，我们落子嘛，落子颜色是定的，但位置是变化的，所以方位坐标就是棋子的外蕴状态，类图如下：
  
• 代码如下：

非享元角色

/**
 * 棋盘位置（外蕴状态）
 */
public class Location {
    private int x;
    private int y;
    public Location(int x, int y) {
        this.x = x;
        this.y = y;
    }
    public int getX() {
        return x;
    }
    public void setX(int x) {
        this.x = x;
    }
    public int getY() {
        return y;
    }
    public void setY(int y) {
        this.y = y;
    }
}

抽象享元角色

/**
* 棋子
*/
public interface ChessPieces {
   void downPieces(Location location);
}

具体享元角色

/**
 * 白棋（内蕴状态）
 */
public class WhitePieces implements ChessPieces {
    public WhitePieces() {
        System.out.println("+++生成白棋对象+++");
    }
    @Override
    public void downPieces(Location location) {
        System.out.println("白棋对象已经存在，被成功获取！");
        System.out.println("坐标X="+location.getX()+";Y="+location.getY());
    }
}
/**
 * 黑棋（内蕴状态）
 */
public class BlackPieces implements ChessPieces {
    public BlackPieces() {
        System.out.println("+++生成黑棋对象+++");
    }
    @Override
    public void downPieces(Location location) {
        System.out.println("黑棋对象已经存在，被成功获取！");
        System.out.println("坐标X="+location.getX()+";Y="+location.getY());
    }
}

享元工厂角色

/**
 * 工厂
 */
public class PiecesFactory {
    private static final String WRITE = "白棋";
    private static final String BLACK = "黑棋";
    Map<String, ChessPieces> pieces = new HashMap<>();
    // 获取棋子对象
    public ChessPieces getPieceInstance(String color) {
        if(pieces.get(color) == null) {
            if(color == WRITE) {
                WhitePieces whitePieces = new WhitePieces();
                pieces.put(color, whitePieces);
            }else if(color == BLACK){
                BlackPieces blackPieces = new BlackPieces();
                pieces.put(color, blackPieces);
            }else {
                System.out.println("不存在的颜色");
                return null;
            }
        }
        return pieces.get(color);
    }
}

测试

public class Test {
    private static final String WRITE = "白棋";
    private static final String BLACK = "黑棋";

    public static void main(String[] args) {
        try {
            PiecesFactory factory = new PiecesFactory();
            System.out.println("---游戏开始---");
            String color = WRITE;
            while (true) {
                if (color.equals(WRITE)) {
                    System.out.println("---白棋请落子---");
                } else {
                    System.out.println("---黑棋请落子---");
                }
                System.out.println("请输入X坐标");
                Scanner scanner1 = new Scanner(System.in);
                int x = scanner1.nextInt();
                System.out.println("请输入y坐标");
                Scanner scanner2 = new Scanner(System.in);
                int y = scanner2.nextInt();
                ChessPieces chessPieces = factory.getPieceInstance(color);
                chessPieces.downPieces(new Location(x, y));
                if (WRITE.equals(color)) {
                    color = BLACK;
                } else {
                    color = WRITE;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("---游戏结束---");
        }
    }
}
// 运行结果
---游戏开始---
---白棋请落子---
请输入X坐标
1
请输入y坐标
2
+++生成白棋对象+++
白棋对象已经存在，被成功获取！
坐标X=1;Y=2
---黑棋请落子---
请输入X坐标
4
请输入y坐标
5
+++生成黑棋对象+++
黑棋对象已经存在，被成功获取！
坐标X=4;Y=5
---白棋请落子---
请输入X坐标
3
请输入y坐标
3
白棋对象已经存在，被成功获取！
坐标X=3;Y=3
---黑棋请落子---
请输入X坐标
5
请输入y坐标
5
黑棋对象已经存在，被成功获取！
坐标X=5;Y=5
---白棋请落子---
请输入X坐标

eee
---游戏结束---

运行上面代码，可以发现，在一局游戏中，只会在一开始生成白棋和黑棋对象两个对象，后面的落子只需要在工厂之中获取就好。