设计模式之：享元模式

Java中的String类型

　　在JAVA语言中，String类型就是使用了享元模式。String对象是final类型，对象一旦创建就不可改变。在JAVA中字符串常量都是存在常量池中的，JAVA会确保一个字符串常量在常量池中只有一个拷贝。String a="abc"，其中"abc"就是一个字符串常量。

public class Test {    public static void main(String[] args) {                String a = "abc";        String b = "abc";

String c = new String("abc");        String d = new String("abc");        System.out.println(a==b);        System.out.println(c==d);        

    }}

　　上面的例子中结果为：第一个：true ，第二个false，这就说明a和b两个引用都指向了常量池中的同一个字符串常量"abc"。这样的设计避免了在创建N多相同对象时所产生的不必要的大量的资源消耗。

 

享元模式的结构

　　享元模式采用一个共享来避免大量拥有相同内容对象的开销。这种开销最常见、最直观的就是内存的损耗。享元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态(Internal State)和外蕴状态(External State)。

　　一个内蕴状态是存储在享元对象内部的，并且是不会随环境的改变而有所不同。因此，一个享元可以具有内蕴状态并可以共享。

　　一个外蕴状态是随环境的改变而改变的、不可以共享的。享元对象的外蕴状态必须由客户端保存，并在享元对象被创建之后，在需要使用的时候再传入到享元对象内部。外蕴状态不可以影响享元对象的内蕴状态，它们是相互独立的。

　　享元模式可以分成单纯享元模式和复合享元模式两种形式。

单纯享元模式　　

　　在单纯的享元模式中，所有的享元对象都是可以共享的。

　　单纯享元模式所涉及到的角色如下：

　　●　　抽象享元(Flyweight)角色 ：给出一个抽象接口，以规定出所有具体享元角色需要实现的方法。

　　●　　具体享元(ConcreteFlyweight)角色：实现抽象享元角色所规定出的接口。如果有内蕴状态的话，必须负责为内蕴状态提供存储空间。

　　●　　享元工厂(FlyweightFactory)角色 ：本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共享。当一个客户端对象调用一个享元对象的时候，享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象。如果已经有了，享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象；如果系统中没有一个适当的享元对象的话，享元工厂角色就应当创建一个合适的享元对象。

源代码

　　抽象享元角色类

public interface Flyweight {    //一个示意性方法，参数state是外蕴状态    public void operation(String state);}

　　具体享元角色类ConcreteFlyweight有一个内蕴状态，在本例中一个Character类型的intrinsicState属性代表，它的值应当在享元对象被创建时赋予。所有的内蕴状态在对象创建之后，就不会再改变了。

　　如果一个享元对象有外蕴状态的话，所有的外部状态都必须存储在客户端，在使用享元对象时，再由客户端传入享元对象。这里只有一个外蕴状态，operation()方法的参数state就是由外部传入的外蕴状态。

public class ConcreteFlyweight implements Flyweight {    private Character intrinsicState = null;    /**     * 构造函数，内蕴状态作为参数传入     * @param state     */    public ConcreteFlyweight(Character state){        this.intrinsicState = state;    }            /**     * 外蕴状态作为参数传入方法中，改变方法的行为，     * 但是并不改变对象的内蕴状态。     */    @Override    public void operation(String state) {        // TODO Auto-generated method stub        System.out.println("Intrinsic State = " + this.intrinsicState);        System.out.println("Extrinsic State = " + state);    }}

　　享元工厂角色类，必须指出的是，客户端不可以直接将具体享元类实例化，而必须通过一个工厂对象，利用一个factory()方法得到享元对象。一般而言，享元工厂对象在整个系统中只有一个，因此也可以使用单例模式。

　　当客户端需要单纯享元对象的时候，需要调用享元工厂的factory()方法，并传入所需的单纯享元对象的内蕴状态，由工厂方法产生所需要的享元对象。

public class FlyweightFactory {    private Map<Character,Flyweight> files = new HashMap<Character,Flyweight>();        public Flyweight factory(Character state){        //先从缓存中查找对象        Flyweight fly = files.get(state);        if(fly == null){            //如果对象不存在则创建一个新的Flyweight对象            fly = new ConcreteFlyweight(state);            //把这个新的Flyweight对象添加到缓存中            files.put(state, fly);        }        return fly;    }}

　　客户端类

public class Client {    public static void main(String[] args) {        // TODO Auto-generated method stub        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();        Flyweight fly = factory.factory(new Character('a'));        fly.operation("First Call");                Flyweight fly1 = factory.factory(new Character('b'));        fly1.operation("Second Call");                Flyweight fly2 = factory.factory(new Character('a'));        fly2.operation("Third Call");                System.out.println(fly.equals(fly1));//false        System.out.println(fly.equals(fly2));//true    }}

　　虽然客户端申请了三个享元对象，但是实际创建的享元对象只有两个，这就是共享的含义。运行结果如下：