【Java 设计模式】结构型之享元模式

1. 定义

享元模式是一种结构型设计模式，旨在减少对象的数量以节省内存和提高性能。享元模式通过共享大量相似对象的状态，使得这些对象可以共享，而不需要在每个对象中都存储相同的数据。享元模式通常包含两个主要部分：享元接口和具体享元。

• 享元接口（Flyweight）：

  定义了具体享元类需要实现的接口，通常包含一个方法用于接受外部状态。

• 具体享元（ConcreteFlyweight）：

  实现了享元接口，并存储了共享的内部状态。具体享元对象的外部状态通常通过方法参数传递进来。

2. 应用场景

享元模式通常在以下场景中使用：

• 大量相似对象：

  当系统中存在大量相似对象，且这些对象可以共享一些相同的状态时，可以使用享元模式来减少对象的数量。

• 对象的内部状态和外部状态：

  当一个对象的内部状态相对稳定，但外部状态需要在运行时变化时，可以使用享元模式。内部状态存储在具体享元对象中，而外部状态通过方法参数传递进来。

• 需要缓存的对象：

  当需要缓存对象以提高性能时，可以使用享元模式。共享的对象可以被缓存，而不需要重复创建。

3. 代码实现

下面通过一个简单的例子来演示享元模式的实现。假设有一个图书馆系统，需要管理大量的书籍。我们可以使用享元模式来共享相同作者的书籍对象。

享元接口 - 书籍 Book

package com.cheney.demo;

interface Book {
    void display(String author);
}

具体享元 - 具体书籍 ConcreteBook

package com.cheney.demo;

class ConcreteBook implements Book {
    private String title;

    public ConcreteBook(String title) {
        this.title = title;
    }

    @Override
    public void display(String author) {
        System.out.println("书名: " + title + ", 作者: " + author);
    }
}

享元工厂 - 书籍工厂 BookFactory

package com.cheney.demo;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

class BookFactory {
    private Map<String, Book> bookMap = new HashMap<>();

    public Book getBook(String title) {
        Book book = bookMap.get(title);

        if (book == null) {
            book = new ConcreteBook(title);
            bookMap.put(title, book);
        }

        return book;
    }
}

客户端启动类 Main

package com.cheney.demo;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用享元模式创建和显示书籍
        BookFactory bookFactory = new BookFactory();

        Book book1 = bookFactory.getBook("设计模式");
        book1.display("Tom");

        Book book2 = bookFactory.getBook("Java 基础");
        book2.display("Jack");

        Book book3 = bookFactory.getBook("Spring 实战");
        book3.display("Cheney");
    }
}

在上述例子中，Book 是享元接口，定义了具体享元类需要实现的方法。ConcreteBook 是具体享元，实现了 Book 接口，并存储了书籍的标题。BookFactory 是享元工厂，负责创建和管理具体享元对象。

在客户端中，我们使用享元模式创建和显示书籍。通过共享相同标题的书籍对象，我们可以减少对象的数量，提高系统的性能。

结语

享元模式是一种用于减少对象数量、提高系统性能的设计模式。通过共享相似对象的状态，可以在系统中创建更少的对象实例，从而减小内存占用和提高运行效率。在实际开发中，享元模式常被用于管理大量相似对象，例如缓存、连接池等场景。通过合理使用享元模式，可以提高系统的灵活性、可维护性，并且降低系统的资源消耗。


【Java 设计模式】系列 《23 种设计模式》 与 《7 大设计原则》 总纲
🚩设计原则
✨单一职责原则（SRP） 规定一个类应该只有一个引起变化的原因
✨开放/封闭原则（OCP） 表明软件实体应该是可以扩展的，但是不可修改的
✨里氏替换原则（LSP） 强调派生类必须能够替代其基类而不引起程序错误
✨依赖倒置原则（DIP） 倡导高层模块不应该依赖于低层模块，二者都应该依赖于抽象
✨接口隔离原则（ISP） 提倡一个类不应该被强迫依赖它不使用的接口
✨合成/聚合复用原则（CARP） 建议尽量使用合成/聚合，尽量不要使用继承
✨迪米特法则（LoD） 规定一个对象应该对其他对象有最少的了解

🚀创建型设计模式
✨单例模式 保证一个类仅有一个实例，并提供一个访问它的全局点
✨工厂方法模式 定义一个用于创建对象的接口，但是由子类决定实例化哪一个类
✨抽象工厂模式 提供一个创建一系列相关或相互依赖对象的接口，而无需指定它们具体的类
✨建造者模式 将一个复杂对象的构建与其表示分离，使得同样的构建过程可以创建不同的表示
✨原型模式 通过复制现有的对象来创建新对象，而不是从头开始创建

🚀结构型设计模式
✨适配器模式 将一个类的接口转换成客户希望的另外一个接口
✨桥接模式 将抽象部分与它的实现部分分离，使它们都可以独立地变化
✨组合模式 将对象以树形结构组合以表示“部分-整体”的层次结构
✨装饰器模式 动态地给一个对象添加一些额外的职责
✨外观模式 为子系统中的一组接口提供一个一致的界面
✨代理模式 为其他对象提供一种代理以控制对这个对象的访问
✨享元模式 用共享的方式高效地支持大量小粒度对象

🚀行为型设计模式
✨观察者模式 定义对象间的一对多依赖，当一个对象改变状态，所有依赖者都会受到通知并自动更新
✨策略模式 定义一系列算法，将它们封装起来，并且使它们可以相互替换
✨命令模式 将请求封装成对象，使得可以用不同的请求对客户进行参数化
✨状态模式 允许对象在其内部状态改变时改变它的行为
✨责任链模式 为解除请求的发送者和接收者之间的耦合，而使多个对象都有机会处理这个请求
✨访问者模式 将算法与对象结构分离，并且可以在不改变对象结构的前提下定义新的操作
✨中介者模式 用一个中介对象来封装一系列的对象交互
✨备忘录模式 在不破坏封装的情况下，捕获对象的内部状态，并在对象之外保存这个状态
✨迭代器模式 提供一种方法顺序访问一个聚合对象中的各个元素，而不暴露其内部表示
✨模版方法模式 定义一个操作中的算法的骨架，将一些步骤延迟到子类中
✨解释器模式 定义一个语言的文法，并且建立一个解释器来解释该语言中的句子

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