设计模式——享元模式（蝇量模式）

开始介绍之前，先分析一个实例：

        现有一个小型的外包项目，给客户A做一个产品展示网站，客户A的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网站，但是要求有些不同：

        ·有客户要求以新闻的形式发布

        ·有客户要求以微博的形式发布

        ·有客户希望以微信公众号的形式发布

传统解决方案：直接复制一份，然后根据不同的客户需求进行定制修改。给每个网站分配一个虚拟空间。

对上述解决方案进行分析：

（1） 需要网站结构的相似度很高，而且都不是高访问量网站，如果分成多个虚拟空间来处理，相当于一个相同网站的实例对象很多，造成服务器的资源浪费。

（2）解决思路：整合到一个网站中，共享其相关的代码数据，对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达成共享，减少服务器资源。即使用享元模式进行修改。这样对于代码来说，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易。

基本介绍

（1）享元模式也叫蝇量模式：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

（2）常用于系统底层的开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用，避免重新创建，如果没有我们需要的，则创建一个。

（3）享元模式可以解决重复对象的内存浪费问题，当系统中有大量相似的对象，需要缓冲池时，不需要总是创建新对象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率。

（4）享元模式经典的应用场景便是池技术，String常量池，数据库连接池，缓冲池等等都是享元模式的应用，享元模式是池技术的重要实现方式。

原理图：

 

原理图说明：

（1）Flyweight：抽象的享元角色，它是产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或者实现。

（2）ConcreteFlyweight：具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义的相关业务。

（3）UnsharedConcreteFlyweight：不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂FlyweightFactory。

（4）FlyweightFactory：享元工厂，用于构建一个池容器（集合），同时提供获取对象的相关方法。

内部对象和外部对象：

内部对象：指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变。

外部对象：指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态。

比如：围棋棋子只有黑白两种颜色，各个棋子的位置不同，棋子的颜色是固定的，但是位置是变化的，因此棋子颜色就是棋子的内部状态，棋子坐标就是棋子外部状态。

实例分析

上述实例使用享元模式实现：

// 外部状态
public class User {
    private String name;

    public User(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}


// 抽象的网站角色
public abstract class WebSite {
    public abstract void use(User user);
}

// 具体的网站角色
public class ConcreteWebSite extends WebSite {
    // 共享的对象，内部状态
    private String type = ""; // 网站发布类型

    public ConcreteWebSite(String type) {
        this.type = type;
    }

    @Override
    public void use(User user) {
        System.out.println(user.getName() + "要求网站的发布形式为：" + type);
    }
}

// 网站工厂, 根据需求返回一个具体的网站
public class WebSiteFactory {
    private HashMap<String, ConcreteWebSite> webSitePool = new HashMap<>();
    // 根据网站类型返回一个网站，如果没有就创建一个网站，并放入到池中
    public WebSite getWebSiteCategory(String type) {
        if (!webSitePool.containsKey(type)) {
            webSitePool.put(type, new ConcreteWebSite(type));
        }
        return webSitePool.get(type);
    }

    // 获取网站分类的总数
    public int getWebSiteCount() {
        return webSitePool.size();
    }

}


// 主方法
public static void main(String[] args) {
    WebSiteFactory webSiteFactory = new WebSiteFactory();
    WebSite webSite1 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("新闻");
    webSite1.use(new User("用户1"));
    WebSite webSite2 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("微博");
    webSite2.use(new User("用户2"));
    WebSite webSite3 = webSiteFactory.getWebSiteCategory("新闻");
    webSite3.use(new User("用户3"));
    System.out.println(webSiteFactory.getWebSiteCount());
    /**
      * 用户1要求网站的发布形式为：新闻
      * 用户2要求网站的发布形式为：微博
      * 用户3要求网站的发布形式为：新闻
      * 网站类型2
    * */
}

总结

（1）Integer中的valueOf方法使用了享元模式。如果Integer.valueOf(x) x在-128~127之间，便是用享元模式返回。(具体见源码)

Integer x = Integer.valueOf(127);
Integer y = Integer.valueOf(127);
System.out.println(x == y); // true
        
        
Integer z = Integer.valueOf(128);
Integer w = Integer.valueOf(128);
System.out.println(z == w); // false

（2）系统中有大量对象，这些对象消耗大量内存，并且对象的状态大部分可以外部化时，就可以考虑使用享元模式。

（3）享元模式大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率。

（4）享元模式提高了系统的复杂度。需要分离出内部状态和外部状态，而外部状态具有固化特性，不应该随着内部状态的改变而改变。

（5)使用享元模式，需划分内部状态和外部状态，并且需要一个工厂类加以控制。