定义
享元模式是对象的结构模式，享元模式以共享的方式高效的支持大量的细粒度对象，主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能
享元对象能做到共享的关键在于区分了内蕴状态和外蕴状态
内蕴状态是存储在享元对象内部的，并且是不会随环境的改变而有所不同，因此，一个享元对象可以具有内蕴状态并且可以共享
外蕴状态是随着环境的改变而改变的，并且是不可以共享的状态，享元对象的外蕴状态必须是由客户端保存，并且是在享元对象创建之后，在需要使用的时候再传到享元对象内部
外蕴状态不可以影响享元对象的内蕴状态，换句话说，它们是相互独立的
意图
运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象
主要解决问题
在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建
何时使用
系统中存在大量的对象，并且消耗了大量的内存，这些对象的状态大部分可以外部化，这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象来代替
优缺点
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：
使得系统更加复杂，为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化
结构
涉及的角色：
- 抽象享元（Flyweight）角色：所有具体享元类的超类，为这些类规定需要实现的接口
- 具体享元（ConcreteFlyweight）角色：实现抽象享元角色规定的接口，如果有内蕴状态的话，必须为内蕴状态提供存储空间，享元对象的内蕴状态必须与所处的环境无关，从而使得享元对象可以在系统中共存
- 享元（FlyweightFactory）工厂角色：负责创建和管理享元角色，本角色必须保证享元对象可以被系统适当的共享，当客户端调用享元对象的时候，享元工厂会检查系统中是不是已经有了符合要求的享元对象，如果有了就提供这个对象，如果没有享元工厂就应当创建一个合适的享元对象
- 客户端（Client）角色：本角色需要维护一个对所有享元对象的引用，需要自行存储所有享元对象的外蕴状态
对应源码如下：
public abstract class Flyweight {
/** 一个示意性的方法，参数state是外蕴状态 */
public abstract void operation(String state);
}
public class ConcreteFlyweight extends Flyweight {
private int intrinsicState;
public ConcreteFlyweight(int intrinsicState) {
this.intrinsicState = intrinsicState;
}
/**
* 外蕴状态作为参量传入
* 改变方法的行为
* 并不改变对象的内蕴状态
*/
@Override
public void operation(String state) {
System.out.println("内蕴状态：" + intrinsicState + ",，外蕴状态：" + state);
}
}
public class FlyweightFactory {
private Map<String, Flyweight> map = new HashMap();
private Flyweight flyweight;
public FlyweightFactory() {
}
//内蕴状态作为参量传入
public Flyweight factory(int state) {
if (map.containsKey(state)) {
return map.get(state);
} else {
Flyweight fly = new ConcreteFlyweight(state);
map.put(String.valueOf(state), fly);
return fly;
}
}
public void checkFlyweight() {
Flyweight fly;
int i = 0;
Iterator iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Map.Entry e = (Map.Entry) iterator.next();
System.out.println("Item " + (++i) + "：" + e.getKey());
}
}
}
public class Client {
public static void main(String[] args) {
FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
Flyweight flyweight = factory.factory(888);
flyweight.operation("第一次");
flyweight = factory.factory(999);
flyweight.operation("第二次");
flyweight = factory.factory(888);
flyweight.operation("第三次");
System.out.println();
factory.checkFlyweight();
}
}
奶茶摊位的例子
在这个奶茶摊位上，有一系列口味的奶茶，客人来了之后拿到奶茶付了钱就走了，奶茶有内蕴状态，也就是它的口味，没有外部环境影响，也就是没有外蕴状态
如果在系统中，对每一杯奶茶都创建一个对象的话，那么就会创建出很多细小的对象出来，如果按照奶茶的口味区分，每一种口味的奶茶都只创建一个对象，然后共享
下面使用代码实现：
抽象享元角色，也就是每一种奶茶口味需要实现的接口：
public abstract class Order {
/** 将咖啡卖给客人 */
public abstract void sellingCoffee();
/** 返回奶茶的口味 */
public abstract String getFlavor();
}
具体享元角色，奶茶口味实现抽象享元角色提供的接口：
public class Flavor extends Order {
private String flavor;
public Flavor(String flavor) {
this.flavor = flavor;
}
@Override
public void sellingCoffee() {
System.out.println("将奶茶卖给客人，奶茶口味为：" + this.flavor);
}
@Override
public String getFlavor() {
return this.flavor;
}
}
摊主提供奶茶，也就是享元工厂，负责创建和管理享元角色：
public class FlavorFactory {
private Order[] flavors = new Flavor[10];
private int ordersMade = 0;
private int totalFlavors = 0;
/** 根据所需要的口味提供奶茶 */
public Order getOrder(String flavor) {
if (ordersMade > 0) {
for (int i=0; i<ordersMade; i++) {
if (flavor.equals(flavors[i].getFlavor())) {
return flavors[i];
}
}
}
flavors[ordersMade] = new Flavor(flavor);
totalFlavors++;
return flavors[ordersMade++];
}
/** 返回所有的奶茶口味 */
public int getTotalFlavors() {
return totalFlavors;
}
}
客户端：
public class Client {
private static Order[] flavors = new Flavor[10];
private static int ordersMade = 0;
private static FlavorFactory factory;
private static void taskOrder(String flavor) {
flavors[ordersMade++] = factory.getOrder(flavor);
}
public static void main(String[] args) {
factory = new FlavorFactory();
taskOrder("原味");
taskOrder("香蕉");
taskOrder("原味");
taskOrder("草莓");
taskOrder("草莓");
for (int i=0; i<ordersMade; i++) {
flavors[i].sellingCoffee();
}
System.out.println("总共买奶茶人数：" + ordersMade);
System.out.println("总共卖出奶茶口味数：" + factory.getTotalFlavors());
}
}
可以看到，虽然客人买了5杯奶茶，但是奶茶的口味只有三种
奶茶店的例子
奶茶摊位没有提供桌椅给客人，也就是没有外部环境影响，现在奶茶店提供了桌椅，那么桌椅就是外蕴状态
抽象享元角色，也就是每一种奶茶口味需要实现的接口：
public abstract class Order {
/** 将咖啡卖给客人 */
public abstract void sellingCoffee(Table table);
/** 返回奶茶的口味 */
public abstract String getFlavor();
}
具体享元角色，奶茶口味实现抽象享元角色提供的接口：
public class Flavor extends Order {
private String flavor;
public Flavor(String flavor) {
this.flavor = flavor;
}
@Override
public void sellingCoffee(Table table) {
System.out.println("将奶茶卖给客人，奶茶口味为：" + this.flavor + "，客人所坐桌子号码为：" + table.getNumber());
}
@Override
public String getFlavor() {
return this.flavor;
}
}
奶茶店提供奶茶，也就是享元工厂，负责创建和管理享元角色：
public class FlavorFactory {
private Order[] flavors = new Flavor[10];
private int ordersMade = 0;
private int totalFlavors = 0;
/** 根据所需要的口味提供奶茶 */
public Order getOrder(String flavor) {
if (ordersMade > 0) {
for (int i=0; i<ordersMade; i++) {
if (flavor.equals(flavors[i].getFlavor())) {
return flavors[i];
}
}
}
flavors[ordersMade] = new Flavor(flavor);
totalFlavors++;
return flavors[ordersMade++];
}
/** 返回所有的奶茶口味 */
public int getTotalFlavors() {
return totalFlavors;
}
}
环境角色，桌椅：
public class Table {
/** 桌子号码 */
private int number;
public Table(int number) {
this.number = number;
}
public int getNumber() {
return number;
}
public void setNumber(int number) {
this.number = number;
}
}
客户端：
public class Client {
private static Order[] flavors = new Flavor[10];
private static int ordersMade = 0;
private static FlavorFactory factory;
private static void taskOrder(String flavor) {
flavors[ordersMade++] = factory.getOrder(flavor);
}
public static void main(String[] args) {
factory = new FlavorFactory();
taskOrder("原味");
taskOrder("香蕉");
taskOrder("原味");
taskOrder("草莓");
taskOrder("草莓");
for (int i=0; i<ordersMade; i++) {
flavors[i].sellingCoffee(new Table(i+1));
}
System.out.println("总共买奶茶人数：" + ordersMade);
System.out.println("总共卖出奶茶口味数：" + factory.getTotalFlavors());
}
}
在什么情况下使用享元模式
- 一个系统中有大量的对象
- 这些对象消耗大量的内存
- 这些对象的状态中大部分都可以外部化
- 这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴状态从对象中剔除时，每一个组都可以用一个对象代替
- 软件系统不依赖这些对象的身份，即这些对象可以是不可分辨的