14. 享元模式vs单例模式

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享元模式 vs. 单例模式

1. 核心目标

模式	核心目标
享元模式	共享多个对象：通过复用相同内部状态的对象，减少内存占用和对象创建开销。
单例模式	限制唯一实例：确保一个类仅有一个实例，并提供全局访问点，通常用于控制资源或共享服务。

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2. 关键区别

维度	享元模式	单例模式
实例数量	可以有多个实例（每个享元对应不同的内部状态）。	严格仅有一个实例。
状态管理	区分内部状态（共享）和外部状态（非共享），依赖外部状态传入。	单例通常管理自身状态，所有客户端共享同一状态。
适用场景	存在大量重复对象的场景（如游戏中的子弹、文本编辑器中的字符）。	需要全局唯一访问点的场景（如配置管理、数据库连接池）。
实现方式	使用工厂类管理共享对象池，按需返回享元对象。	通过私有构造函数和静态方法确保唯一实例。
线程安全	享元对象若仅包含不可变状态则线程安全，否则需处理外部状态的线程安全。	需显式处理多线程环境下的实例化问题（如双重检查锁定）。

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3. 代码对比

享元模式示例

// 享元接口
interface Flyweight {
    void operation(String extrinsicState);
}

// 具体享元（可存在多个不同内部状态的实例）
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private final String intrinsicState; // 内部状态（不可变）

    public ConcreteFlyweight(String state) {
        this.intrinsicState = state;
    }

    @Override
    public void operation(String extrinsicState) {
        System.out.println("Intrinsic: " + intrinsicState + ", Extrinsic: " + extrinsicState);
    }
}

// 享元工厂（管理多个享元实例）
class FlyweightFactory {
    private final Map<String, Flyweight> pool = new HashMap<>();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        return pool.computeIfAbsent(key, ConcreteFlyweight::new);
    }
}

单例模式示例

// 单例类（仅有一个实例）
class Singleton {
    private static volatile Singleton instance; // 唯一实例

    private Singleton() {} // 私有构造函数

    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            synchronized (Singleton.class) {
                if (instance == null) {
                    instance = new Singleton();
                }
            }
        }
        return instance;
    }

    public void doSomething() {
        System.out.println("Singleton action");
    }
}

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4. 结合使用场景

• 互补场景
  享元工厂本身可以实现为单例，确保全局统一管理共享对象池。
  例如：在游戏中，所有子弹享元对象由一个单例工厂管理。

  class FlyweightFactory {
      private static final FlyweightFactory INSTANCE = new FlyweightFactory();
      private final Map<String, Flyweight> pool = new HashMap<>();
  
      private FlyweightFactory() {}
  
      public static FlyweightFactory getInstance() {
          return INSTANCE;
      }
  
      public Flyweight getFlyweight(String key) {
          return pool.computeIfAbsent(key, ConcreteFlyweight::new);
      }
  }
  

• 冲突场景
  若单例对象需要持有多个享元实例，需避免混淆两者的设计目标。
  （例如：单例的配置管理器内部使用享元优化重复配置项的存储。）

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5. 总结

模式	选择依据
享元模式	当系统中存在大量重复对象，且可分离内部状态（共享）与外部状态（非共享）时使用。
单例模式	当需要确保全局唯一实例，或控制对共享资源（如线程池、配置）的访问时使用。

• 关键区别：享元模式关注对象共享，单例模式关注实例唯一性。
• 共同点：二者均可减少资源占用，但实现方式和应用场景不同。