设计模式——享元模式

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Author：云都小生

继承提高代码的复用性，享元模式提高对象的复用性。

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前述

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我不知道大家有没有打过什么枪战游戏，那里面的子弹，都是一样的。若每一个子弹都是相同的对象，只不过每个子弹的位置不一样，那我们是不是得不断的new出一大堆的对象嘞？

换个案例，围棋，黑棋和白棋其实都是一模一样的，只是每一个棋子的位置不一样，那我们是不是得new好多个对象。那样肯定会造成内存浪费，而享元模式，就可以用来解决这种问题。

无论是在C语言还是在Java中，创建一个字符串“云都小生”，如果还创建一个字符串变量也是“云都小生”，那么都会指向同一个对象，这个也是为了避免内存浪费。

享元模式概述

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当一个软件系统在运行时产生的对象数量过多，又有很多相同具有许多相同的、类似的对象时，我们就可以考虑用享元模式去尝试着优化。

在享元模式中有一个存储共享实力对象的地方，被称为——享元池。

在享元模式中还有两个概念非常重要，一个是内部状态，另一个是外部状态。

内部状态就是在享元对象内部，并且不会随着环境改变而改变的。你看像围棋中的棋子，除了颜色和位置，其他的就算放到其他地方也不会变。

外部状态就是会随着环境改变而改变的，就像上面所说的位置一样。

角色分析

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抽象享元类:一个接口或抽象类，声明了具体享元类公共的方法。这些方法向外提供享元对象的内部数据，也提供了方法来设置外部数据。

在围棋游戏中，抽象享元类相当于语义中的“棋子”。

具体享元类:实现了抽象享元类，为内部状态提供了存储空间，每一个具体享元类都有一个唯一的享元对象。

在围棋游戏中，抽象享元类相当于语义中的“黑棋”“白棋”，无论黑棋和白棋有多少个，它们都有共享的特性——例如颜色、大小。

非共享具体享元类:不能被共享的子类可以设计成非共享具体享元类，非共享具体享元类也实现了抽象享元类。

在整个框架中，可能会有一些特殊且没有办法共享的对象，我们可以设计成非共享具体类。例如说飞行器中，确实各方的飞机棋子差不多，有一些特性可以共享。但是！有一个骰子，这个对象是不能共享的。

享元工厂类：享元模式引入了工厂类，享元工厂类用于创建并管理享元对象。它定义了一个集合（通常是一个键值对集合hash）），用来存储享元对象。

享元工厂类，在用户请求一个享元对象的时候，就会在享元池中找到相应的享元对象。如果找不到，就创建一个新的享元对象并返回。

代码示范1（内部状态）

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//抽象享元类：棋子抽象类abstract class Chessman {    public abstract String getColor();    public void display()    {        System.out.println("棋子颜色：" + this.getColor());    }    public void refsize()    {        System.out.println("棋子大小：2cm x 2cm");    }}//具体享元类：黑色棋子public class BlackChessman extends Chessman{    public String getColor() {        return "黑色";    }}//具体享元类：白色棋子public class WhiteChessman extends Chessman{    public String getColor() {        return "白色";    }}//享元工厂类：棋子创建、存储、管理（包含享元池）import java.util.Hashtable;public class ChessmanFactory {    private static ChessmanFactory factory = new ChessmanFactory();    private static Hashtable ht; //享元池     private ChessmanFactory()    {        ht = new Hashtable();        Chessman black,white;        black = new BlackChessman();        ht.put("black", black);        white = new WhiteChessman();        ht.put("white", white);    }    //返回享元工厂类的唯一实例      public static ChessmanFactory getInstance() {          return factory;      }  //通过key来获取存储在Hashtable中的享元对象      public static Chessman getChessman(String color) {          return (Chessman)ht.get(color);        } }//客户端类public class Client {    public static void main(String[] args) {        Chessman black1,black2;        Chessman white1,white2;        //获取享元工厂对象          ChessmanFactory factory = ChessmanFactory.getInstance();        black1 = factory.getChessman("black");        black2 = factory.getChessman("black");        System.out.println("判断两颗黑子是否相同：" + (black1==black2));        white1 = factory.getChessman("white");        white2 = factory.getChessman("white");        System.out.println("判断两颗黑子是否相同：" + (white1==white2));    }}

其实我重点比较关注享元工厂类，它实现了享元池，对享元对象进行创建、存储、管理。通过客户端类的测试，我们也更清楚了，享元模式确保了对象的唯一性，还实现了对象的共享。在很大程度上节省了内存。

但是在上面这个案例中，我们只有共享的具体享元类，也就是颜色、大小这些特性是可以共享。但是像位置，这些特性是没办法共享的，也就是外部状态，这个怎么做？

代码示范2（外部状态）

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//位置类（外部状态）public class Position {    private int x;    private int y;    public Position(int x,int y) {          this.x = x;          this.y = y;      }      public int getX() {          return this.x;      }      public void setX(int x) {          this.x = x;      }      public int getY() {          return this.y;      }      public void setY(int y) {          this.y = y;      }}//棋子抽象类（增加显示位置）abstract class Chessman {    public abstract String getColor();    public void display(Position position)    {        System.out.println("棋子颜色：" + this.getColor());        System.out.println("位置是：" + position.getX() + "," + position.getY());    }    public void refsize()    {        System.out.println("棋子大小：2cm x 2cm");    }}//客户端类public class Client {    public static void main(String[] args) {        Chessman black1,black2;        Chessman white1,white2;        //获取享元工厂对象          ChessmanFactory factory = ChessmanFactory.getInstance();        black1 = factory.getChessman("black");        black2 = factory.getChessman("black");        System.out.println("判断两颗黑子是否相同：" + (black1==black2));        white1 = factory.getChessman("white");        white2 = factory.getChessman("white");        System.out.println("判断两颗黑子是否相同：" + (white1==white2));        black1.display(new Position(1,2));          black2.display(new Position(3,4));          white1.display(new Position(2,5));          white2.display(new Position(2,4));      }}

这样就共享了同一个对象，但是外部状态——显示位置不一样。

2017/12/11 15:37:59 @Author：云都小生