【源码分析设计模式 7】Integer中的享元模式
作者：互联网
举个最简单的例子，网络联机下棋的时候，一台服务器连接了多个客户端（玩家），如果我们每个棋子都要创建对象，那一盘棋可能就有上百个对象产生，玩家多点的话，因为内存空间有限，一台服务器就难以支持了，所以这里要使用享元模式，将棋子对象减少到几个实例。下面给出享元模式的定义。
二、享元模式的结构
享元模式（ Flyweight），运用共享技术有效的支持大量细粒度的对象。UML结果图如下：
1、Flyweight 是抽象享元角色。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和实现；
2、ConcreteFlyweight 是具体享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义的业务；
3、UnsharedConcreteFlyweight 是不可共享的享元角色，一般不会出现在享元工厂中；
4、FlyweightFactory 是享元工厂，它用于构造一个池容器，同时提供从池中获得对象的方法。
三、内部状态和外部状态
1、上面享元模式的定义为我们提出了两个要求：细粒度和共享对象。我们知道分配太多的对象列到应用程序中将有损程序的性能，同时还容易造成内存溢出，要避免这种情况，用到的就是享元模式，这里就需要提到内部状态和外部状态了。
因为要求细粒度对象，所以不可避免地会使对象数量多且性质相近，此时我们就将这些对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态。
2、内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境的改变而改变；
3、外部状态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。
我们举一个最简单的例子，棋牌类游戏大家都有玩过吧，比如说说围棋和跳棋，它们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋颜色略多一点，但也是不太变化的，所以棋子颜色就是棋子的内部状态；而各个棋子之间的差别就是位置的不同，我们落子嘛，落子颜色是定的，但位置是变化的，所以方位坐标就是棋子的外部状态。
那么为什么这里要用享元模式呢？可以想象一下，上面提到的棋类游戏的例子，比如围棋，理论上有361个空位可以放棋子，常规情况下每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏，如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象就可以减少到只有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题。
四、享元模式的优缺点
1、优点
大大减少了对象的创建，降低了程序内存的占用，提高效率
2、缺点
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。
五、享元模式的使用场景
1、何时应用
（1）系统中有大量对象时
（2）这些对象消耗大量内存时
（3）这些对象的状态大部分可以外部化时
（4） 需要缓冲池的场景
2、实现方式
用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象，用hashmap存储。
3、应用实例
（1）string常量池
（2）数据库连接池
六、代码实例
应用实例的话，其实上面的模板就已经是一个很好的例子了，类似于String常量池，没有的对象创建后存在池中，若池中存在该对象则直接从池中取出。
为了更好的理解享元模式，这里再举一个实例，比如接了我一个小型的外包项目，是做一个产品展示网站，后来他的朋友们也希望做这样的网站，但要求都有些不同，我们当然不能直接复制粘贴再来一份，有任希望是新闻发布形式的，有人希望是博客形式的等等，而且因为经费原因不能每个网站租用一个空间。
其实这里他们需要的网站结构相似度很高，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，这是造成服务器的大量资源浪费。如果整合到一个网站中，共享其相关的代码和数据，那么对于硬盘、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；而对于代码，由于是一份实例，维护和扩展都更加容易。
那么此时就可以用到享元模式了。UML图如下：
1、网站抽象类
package designMode.Flyweight.web2;
public abstract class WebSite {
public abstract void use();
}
2、网站具体类
package designMode.Flyweight.web2;
public class ConcreteWebSite extends WebSite {
private String name = “”;
public ConcreteWebSite(String name) {
this.name = name;
}
@Override
public void use() {
System.out.println(“网站分类：” + name);
}
}
3、网站工厂类
package designMode.Flyweight.web2;
import java.util.HashMap;
public class WebSiteFactory {
private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();
//获得网站分类
public WebSite getWebSiteCategory(String key) {
if(!pool.containsKey(key)) {
pool.put(key, new ConcreteWebSite(key));
}
return (WebSite)pool.get(key);
}
//获得网站分类总数
public int getWebSiteCount() {
return pool.size();
}
}
4、client客户端
这里测试用例给了两种网站，原先我们需要做三个产品展示和三个博客的网站，也即需要六个网站类的实例，但其实它们本质上都是一样的代码，可以利用用户ID号的不同，来区分不同的用户，具体数据和模板可以不同，但代码核心和数据库却是共享的。
package designMode.Flyweight.web2;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
WebSiteFactory factory = new WebSiteFactory();
WebSite fx = factory.getWebSiteCategory(“产品展示”);
fx.use();
WebSite fy = factory.getWebSiteCategory(“产品展示”);
fy.use();
WebSite fz = factory.getWebSiteCategory(“产品展示”);
fz.use();
WebSite fa = factory.getWebSiteCategory(“博客”);
fa.use();
WebSite fb = factory.getWebSiteCategory(“博客”);
fb.use();
WebSite fc = factory.getWebSiteCategory(“博客”);
fc.use();
System.out.println(“网站分类总数为：” + factory.getWebSiteCount());
}
}
5、运行结果
可以看出，虽然我们做了6个网站，但网站分类只有2个。这样基本算是实现了享元模式的共享对象的目的，但想想上面提到的内部状态和外部状态，这里实际上没有体现对象间的不同，只体现了它们的共享部分。
6、用户类
所以我们再加一个用户类，作为网站类的外部状态，并在use()方法中传递用户对象，UML如下：
下面添加一个User类。
package designMode.Flyweight.web2;
public class User {
private String name;
public User(String name){
this.name = name;
}
public String getName(){
return name;
}
}
然后再对use()方法进行修改，添加参数，以抽象类为例：
package designMode.Flyweight.web2;
public abstract class WebSite {
public abstract void use();
public abstract void use(User user);
}
而客户端中只需对每一个网站添加一个用户即可，如：
fx.use(new User(“素小暖”));
运行结果如下：
这样就可以协调内部与外部状态，哪怕接手了上千个网站的需求，只要要求相同或类似，实际开发代码也就是分类的哪几种。
七、Integer的享元模式解析
1、测试类
标签：享元,WebSite,use,对象,网站,源码,设计模式,public 来源： https://blog.csdn.net/m0_65639193/article/details/122075628