前言

《设计模式自习室》系列，顾名思义，本系列文章带你温习常见的设计模式。主要内容有：

该模式的介绍，包括：
- 引子、意图（大白话解释）
- 类图、时序图（理论规范）
该模式的代码示例：熟悉该模式的代码长什么样子
该模式的优缺点：模式不是万金油，不可以滥用模式
该模式的应用案例：了解它在哪些重要的源码中被使用

该系列会逐步更新于我的博客和公众号（博客见文章底部），也希望各位观众老爷能够关注我的个人公众号：后端技术漫谈，不会错过精彩好看的文章。

系列文章回顾

【设计模式自习室】开篇：为什么我们要用设计模式？
【设计模式自习室】建造者模式
【设计模式自习室】原型模式
【设计模式自习室】透彻理解单例模式
【设计模式自习室】理解工厂模式的三种形式
【设计模式自习室】适配器模式
【设计模式自习室】装饰模式
【设计模式自习室】桥接模式 Bridge Pattern：处理多维度变化
【设计模式自习室】门面模式 Facade Pattern

结构型——享元模式 Flyweight Pattern

引子

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。

在享元模式中通常会出现工厂模式，需要创建一个享元工厂来负责维护一个享元池(Flyweight Pool)用于存储具有相同内部状态的享元对象。

最经典的享元模式代码:

class FlyweightFactory {//定义一个HashMap用于存储享元对象，实现享元池private HashMap flyweights = newHashMap();public Flyweight getFlyweight(String key){//如果对象存在，则直接从享元池获取if(flyweights.containsKey(key)){return(Flyweight)flyweights.get(key);}//如果对象不存在，先创建一个新的对象添加到享元池中，然后返回else {Flyweight fw = newConcreteFlyweight();flyweights.put(key,fw);return fw;}}
}

定义

运用共享技术有效地支持大量细粒度对象的复用。系统只使用少量的对象，而这些对象都很相似，状态变化很小，可以实现对象的多次复用。由于享元模式要求能够共享的对象必须是细粒度对象，因此它又称为轻量级模式，它是一种对象结构型模式。

两个概念：

内部状态：在享元对象内部不随外界环境改变而改变的共享部分。
外部状态：随着环境的改变而改变，不能够共享的状态就是外部状态。

在享元类中要将内部状态和外部状态分开处理，通常将内部状态作为享元类的成员变量，而外部状态通过注入的方式添加到享元类中。

类图

如果看不懂UML类图，可以先粗略浏览下该图，想深入了解的话，可以继续谷歌，深入学习：

享元模式包含如下角色：

Flyweight: 抽象享元类
ConcreteFlyweight: 具体享元类
UnsharedConcreteFlyweight: 非共享具体享元类
FlyweightFactory: 享元工厂类

时序图

时序图（Sequence Diagram）是显示对象之间交互的图，这些对象是按时间顺序排列的。时序图中显示的是参与交互的对象及其对象之间消息交互的顺序。

我们可以大致浏览下时序图，如果感兴趣的小伙伴可以去深究一下：

代码实现

代码参考：

https://www.cnblogs.com/chenssy/p/3330555.html

假设：我们有一个绘图的应用程序，通过它我们可以出绘制各种各样的形状、颜色的图形，那么这里形状和颜色就是内部状态了，通过享元模式我们就可以实现该属性的共享了。

抽象享元类Flyweight：绘制图像的抽象方法

public abstract class Shape {public abstract void draw();
}

具体享元类ConcreteFlyweight：例子中则是一种绘制某种图像（圆形）的具体实现类，里面的颜色则是一个可以共享的内部对象。

public class Circle extends Shape{private String color;public Circle(String color){this.color = color;}public void draw() {System.out.println("画了一个" + color +"的圆形");}}

享元工厂类FlyweightFactory：

利用了HashMap保存已经创建的颜色

public class FlyweightFactory{static Map<String, Shape> shapes = new HashMap<String, Shape>();public static Shape getShape(String key){Shape shape = shapes.get(key);//如果shape==null,表示不存在,则新建,并且保持到共享池中if(shape == null){shape = new Circle(key);shapes.put(key, shape);}return shape;}public static int getSum(){return shapes.size();}
}

客户端调用：

调用相同颜色时，会直接从HashMap中取那个颜色的对象，而不会重复创建相同颜色的对象。

public class Client {public static void main(String[] args) {Shape shape1 = FlyweightFactory.getShape("红色");shape1.draw();Shape shape2 = FlyweightFactory.getShape("灰色");shape2.draw();Shape shape3 = FlyweightFactory.getShape("绿色");shape3.draw();Shape shape4 = FlyweightFactory.getShape("红色");shape4.draw();Shape shape5 = FlyweightFactory.getShape("灰色");shape5.draw();Shape shape6 = FlyweightFactory.getShape("灰色");shape6.draw();System.out.println("一共绘制了"+FlyweightFactory.getSum()+"中颜色的圆形");}
}

使用场景举例

如果一个系统中存在大量的相同或者相似的对象，由于这类对象的大量使用，会造成系统内存的耗费，可以使用享元模式来减少系统中对象的数量。

Integer 中的享元模式

public static void main(String[] args) {Integer i1 = 12 ;Integer i2 = 12 ;System.out.println(i1 == i2);Integer b1 = 128 ;Integer b2 = 128 ;System.out.println(b1 == b2);}

输出是

true
false

在Java中，Integer是有缓存池的，缓存了-128~127的int对象

IntegerCache 缓存类：

//是Integer内部的私有静态类,里面的cache[]就是jdk事先缓存的Integer。
private static class IntegerCache {static final int low = -128;//区间的最低值static final int high;//区间的最高值，后面默认赋值为127，也可以用户手动设置虚拟机参数static final Integer cache[]; //缓存数组static {// high value may be configured by propertyint h = 127;//这里可以在运行时设置虚拟机参数来确定h  :-Djava.lang.Integer.IntegerCache.high=250String integerCacheHighPropValue =sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");if (integerCacheHighPropValue != null) {//用户设置了int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);i = Math.max(i, 127);//虽然设置了但是还是不能小于127// 也不能超过最大值h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);}high = h;cache = new Integer[(high - low) + 1];int j = low;//循环将区间的数赋值给cache[]数组for(int k = 0; k < cache.length; k++)cache[k] = new Integer(j++);}private IntegerCache() {}
}

其他

同理，Long也有缓存池。

String类定义为final（不可改变的），JVM中字符串一般保存在字符串常量池中，java会确保一个字符串在常量池中只有一个拷贝，这个字符串常量池在JDK6.0以前是位于常量池中，位于永久代，而在JDK7.0中，JVM将其从永久代拿出来放置于堆中。

详细可参考：

http://laijianfeng.org/2018/09/%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F-%E4%BA%AB%E5%85%83%E6%A8%A1%E5%BC%8F%E5%8F%8A%E5%85%B8%E5%9E%8B%E5%BA%94%E7%94%A8/

优缺点

优点

享元模式的优点在于它能够极大的减少系统中对象的个数。
享元模式由于使用了外部状态，外部状态相对独立，不会影响到内部状态，所以享元模式使得享元对象能够在不同的环境被共享。

缺点

由于享元模式需要区分外部状态和内部状态，使得应用程序在某种程度上来说更加复杂化了。

参考

《HEAD FIRST设计模式》
https://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/structural_patterns/flyweight.html
https://www.cnblogs.com/chenssy/p/3330555.html
http://laijianfeng.org/2018/09/%E8%AE%BE%E8%AE%A1%E6%A8%A1%E5%BC%8F-%E4%BA%AB%E5%85%83%E6%A8%A1%E5%BC%8F%E5%8F%8A%E5%85%B8%E5%9E%8B%E5%BA%94%E7%94%A8/

关注我

我是一名后端开发工程师。

主要关注后端开发，数据安全，爬虫，物联网，边缘计算等方向，欢迎交流。

各大平台都可以找到我

微信公众号：后端技术漫谈
Github：@qqxx6661
CSDN：@后端技术漫谈
知乎：@后端技术漫谈
简书：@后端技术漫谈
掘金：@后端技术漫谈

原创博客主要内容

Java面试知识点复习全手册
设计模式/数据结构自习室
Leetcode/剑指offer 算法题解析
SpringBoot/SpringCloud菜鸟入门实战系列
爬虫相关技术文章
后端开发相关技术文章
逸闻趣事/好书分享/个人兴趣

个人公众号：后端技术漫谈

如果文章对你有帮助，不妨收藏，投币，转发，在看起来~

【设计模式自习室】享元模式 Flyweight Pattern：减少对象数量相关推荐

享元模式(Flyweight Pattern)详解
https://www.cnblogs.com/amei0/p/7930013.html 享元模式(Flyweight Pattern) 定义: 采用一个共享来避免大量拥有相同内容对象的开销.这种开销 ...
设计模式:享元模式(Flyweight Pattern)
1.享元模式:也叫蝇量模式,运行共享技术有效的支持大量细粒度的对象. 2.享元模式常用于系统底层开发,解决系统的性能问题.比如数据库连接池,里面都是创建好的连接对象. 3.享元模式能够解决重复对象的内 ...
Net设计模式实例之享元模式( Flyweight Pattern)
一.享元模式简介(Brief Introduction) 享元模式(Flyweight Pattern),运用共享技术有效支持大量细粒度的对象. Use sharing to support larg ...
设计模式(结构型)之享元模式(Flyweight Pattern)
PS一句:最终还是选择CSDN来整理发表这几年的知识点,该文章平行迁移到CSDN.因为CSDN也支持MarkDown语法了,牛逼啊! [工匠若水 http://blog.csdn.net/yanbob ...
26享元模式(Flyweight Pattern)
面向对象的代价面向对象很好地解决了系统抽象性的问题,同时在大多数情况下,也不会损及系统的性能.但是,在某些特殊的应用中下,由于对象的数量太大,采用面向对象会给系统带来难以承受的内存开销.比 ...
设计模式之享元模式(Flyweight)摘录
23种GOF设计模式一般分为三大类:创建型模式.结构型模式.行为模式. 创建型模式抽象了实例化过程,它们帮助一个系统独立于如何创建.组合和表示它的那些对象.一个类创建型模式使用继承改变被实例化的类,而 ...
享元模式 Flyweight Pattern
享元模式的定义为:采用一个共享来避免大量拥有相同内容对象的开销. 这种开销中最常见.直观的就是内存的损耗.享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象. 在名字和定义中都体现了共享这个核心概念,那么 ...
设计模式(18)：结构型-享元模式(Flyweight)
设计模式(Design pattern)是一套被反复使用.多数人知晓的.经过分类编目的.代码设计经验的总结.使用设计模式是为了可重用代码.让代码更容易被他人理解.保证代码可靠性. 毫无疑问,设计模式于 ...
【设计模式】享元模式简介 ( 定义 | 对象池 | 内部状态 | 外部状态 | 适用场景 | 相关角色 )
文章目录 I . 享元模式简介 II . 享元模式内部状态和外部状态 III . 享元模式适用场景 IV . 享元模式优缺点 V . 享元模式相关模式 VI . 享元模式相关角色 I ...

【设计模式自习室】享元模式 Flyweight Pattern：减少对象数量

前言