享元模式详解-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/Sunal_Sue/article/details/145821006

适用场景：文本处理/游戏开发/大规模GUI组件

一、模式本质

‌用空间换时间的艺术‌
通过共享细粒度对象，减少内存消耗并提升性能。核心在于区分：

‌内在状态（Intrinsic）‌：可共享的固定属性（如字符Unicode值）
‌外在状态（Extrinsic）‌：不可共享的上下文属性（如字符坐标）

二、模式结构解剖

1. 核心组件

组件	作用	类比现实案例
FlyweightFactory	享元对象仓库（带缓存机制）	字体库
Flyweight	享元对象接口	字符模板协议
ConcreteFlyweight	具体享元对象（存储内在状态）	具体字符'A'的模板
UnsharedFlyweight	非共享扩展对象（可选组件）	特殊字符组合

2. 工作流程

客户端 --> 请求对象 -->首次请求:[FlyweightFactory] --> 新建[ConcreteFlyweight] --> 存入对象池 -->重复请求:返回已有[Flyweight],传递外在状态 --> 执行操作

三、Java实现

以下是通过享元模式实现奶茶点单的Java代码示例。享元模式的核心是“共享对象”，通过分离‌内在状态（不变属性）‌和‌外在状态（可变属性）‌，减少重复对象的创建。

内在状态‌（可共享）：奶茶的基础类型（如珍珠奶茶、抹茶拿铁）、杯型（大/中/小）。

‌外在状态‌（不可共享）：订单号、客户名称、加料（珍珠、椰果等）。

享元对象接口

//享元接口：定义奶茶内在状态（类型、杯型）
public interface MilkTea {
 //类型
 String getType();
 //杯型
 String getSize();
}

具体享元类：存储奶茶的内在状态

//具体享元类：存储奶茶的内在状态
public class ConcreteMilkTea implements MilkTea {
	// 类型（如"珍珠奶茶"）
	private final String type;
	// 杯型（如"大杯"）
	private final String size;

	public ConcreteMilkTea(String type, String size) {
		this.type = type;
		this.size = size;
	}

	@Override
	public String getType() {
		return type;
	}

	@Override
	public String getSize() {
		return size;
	}
}

享元工厂

//享元工厂：缓存已创建的奶茶对象
public class MilkTeaFactory {
	private static final Map<String, MilkTea> milkTeaMap = new HashMap<>();

	public static MilkTea getMilkTea(String type, String size) {
		String key = type + "_" + size;
		if (!milkTeaMap.containsKey(key)) {
			milkTeaMap.put(key, new ConcreteMilkTea(type, size));
		}
		return milkTeaMap.get(key);
	}
}

订单类：存储外在状态（客户、订单号、加料）

//订单类：存储外在状态（客户、订单号、加料）
public class Order {
	private final MilkTea milkTea;
	private final String customer;
	private final String orderId;
	private final String toppings; // 加料（如"珍珠+椰果"）

	public Order(MilkTea milkTea, String customer, String orderId, String toppings) {
		this.milkTea = milkTea;
		this.customer = customer;
		this.orderId = orderId;
		this.toppings = toppings;
	}

	public void printOrder() {
		System.out.printf("订单号：%s\n客户：%s\n奶茶：%s %s\n加料：%s\n\n", orderId, customer, milkTea.getSize(), milkTea.getType(),
				toppings);
	}
}

客户端

public class ClientApp {

	public static void main(String[] args) {
		// 创建享元对象（共享内在状态）
		MilkTea milkTea1 = MilkTeaFactory.getMilkTea("珍珠奶茶", "大杯");
		MilkTea milkTea2 = MilkTeaFactory.getMilkTea("珍珠奶茶", "大杯"); // 复用对象
		MilkTea milkTea3 = MilkTeaFactory.getMilkTea("抹茶拿铁", "中杯");

		// 创建订单（处理外在状态）
		Order order1 = new Order(milkTea1, "张三", "20250224001", "珍珠+椰果");
		Order order2 = new Order(milkTea2, "李四", "20250224002", "布丁");
		Order order3 = new Order(milkTea3, "王五", "20250224003", "无");

		// 打印订单信息
		order1.printOrder();
		order2.printOrder();
		order3.printOrder();

	}

}

运行结果

订单号：20250224001
客户：张三
奶茶：大杯 珍珠奶茶
加料：珍珠+椰果

订单号：20250224002
客户：李四
奶茶：大杯 珍珠奶茶
加料：布丁

订单号：20250224003
客户：王五
奶茶：中杯 抹茶拿铁
加料：无

四、模式深潜

内存优化对比

实现方式	对象数量	内存消耗	适用场景
传统new对象	10000	100GB	小规模场景
享元模式	5	50MB	大规模重复元素场景

性能陷阱警示

// 错误的外在状态存储方式 
class BadFlyweight { 
    private List<Position> positions = new ArrayList<>(); 
    //存储外在状态 
    void addPosition(Position pos) { 
        positions.add(pos); 
    } 
}

‌正确做法‌：外在状态应由客户端持有并通过参数传递，而非存储在享元对象中

五、高频面试闪电战

‌Q1：享元模式与对象池的区别？‌

享元：‌对象复用‌（同一对象多处使用）
对象池：‌资源回收‌（防止频繁创建销毁）

‌Q2：如何处理线程安全问题？‌

    //双检锁优化后的工厂
	public static TreeModel getTree(String type) {
	if(!cache.containsKey(type)) { 
		synchronized(cache) {
			if(!cache.containsKey(type)) {
				cache.put(type, createTree(type)); 
				} 
			} 
		} 
	return cache.get(type); 
	}