设计模式（十一）：享元模式

最新推荐文章于 2025-07-01 08:30:00 发布

编程队伍

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分类专栏：设计模式文章标签：设计模式

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本文介绍了享元模式，通过案例展示了如何利用享元模式减少内存消耗。享元模式用于共享细粒度对象，将内存消耗降至最低。文中提到，通过分析对象的内在状态和外在状态，并对内在状态进行缓存管理，可以有效减少对象实例数量。文章还讨论了享元模式的优缺点以及适用场景，并与单例模式、工厂模式和外观模式进行了对比。

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大家好，欢迎来到编程队伍，我是作者王小伍，你可以叫我伍先生

这篇文章是设计模式系列文章的第十一篇：享元模式

设计模式系列前几篇没看的可以点击对应的文章快速查看

正文

我们还是老规矩，用一个具体案例开始我们的设计模式之旅

假如我们要做一个功能，可以生产各种各样的汽车

首先我们得有一个汽车类，类里面有几个成员变量，分别是：汽车型号、轮子、窗户、发动机

public class Car {

    private String model; // 型号
    private String wheel; // 轮子
    private String windows; // 窗户
    private String engine; // 发动机

    public Car(String model, String wheel, String windows, String engine) {
        this.model = model;
        this.wheel = wheel;
        this.windows = windows;
        this.engine = engine;
    }
}

接下来就可以生产汽车了

我们先生产一辆五菱宏光

Car car = new Car("五菱宏光", "轮胎", "窗户", "发动机");

当然，只有这一辆肯定是不够的。我们还要生产更多汽车，可能会有上千万辆

也就是说我们的汽车类Car 要被创建上千万次

那么问题来了，系统中有上千万个 Car 的实例，服务器的内存能抗住吗？

我们的例子中，为了方便大家理解，汽车类Car 成员变量只有4个，实际情况中可能会有很多个

成员变量越多，每个Car的实例占用的内存就越多。上千万个Car实例，肯定会消耗服务器很多内存。如果服务器内存不够就会导致内存溢出

我们需要减少内存的消耗

这时候我们就应该想到要用享元模式了，因为享元模式的目的就是将内存消耗最小化

假设同一型号的汽车，它们的轮胎、窗户、发动机都是一样的

那么，我们就可以让相同型号的汽车，去共享轮胎、窗户、发动机这些成员变量

在享元模式中，轮胎、窗户、发动机这些可以被共享的成员变量称为内在状态；型号这个不能被共享的成员变量称为外在状态

我们根据享元模式的设计思想，把汽车类Car进行拆分

型号这个外在状态的成员变量保持不变；轮胎、窗户和发动机这3个内在状态拆分出去，作为BaseCar方便共享

拆分完成以后，我们就要想办法把BaseCar进行共享，也就是让它只有一个实例

说到这里你可能会想到单例模式，但它并不是单例的

我们之前说了，同一型号才能共享BaseCar

对于不同型号的汽车来说，BaseCar是不同的实例，所以它不是单例的

下面我们用代码演示一下该怎么共享BaseCar

public class BaseCarFactory {

    // map用来存储BaseCar，key是型号
    private static Map<String, BaseCar> map = new HashMap<>();

    // 获取BaseCar对象
    public static BaseCar getBarseCar(String model, String wheel, String windows, String engine) {
        // 如果同一型号的BaseCar在map中存在，则直接使用
        if (map.containsKey(model)) {
            System.out.println(model + "使用了缓存");
            return map.get(model);
        }
        // 如果同一型号的BaseCar在map中不存在，则新生成一个并保存到map中
        System.out.println(model + "没有使用缓存");
        BaseCar baseCar = new BaseCar(wheel, windows, engine);
        map.put(model, baseCar);
        return baseCar;
    }
}

接下来我们生产10辆五菱宏光试一下

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    String model = "五菱宏光";
    BaseCar baseCar = BaseCarFactory.getBarseCar(model, "轮胎", "窗户", "发动机");
    Car car = new Car(model, baseCar);
}