享元模式模式是什么
享元模式（Flyweight Pattern）是一种对象池的设计模式，它旨在通过共享对象来减少内存使用和提高性能。
在享元模式中，对象被分为两种类型：内部状态（Intrinsic State）和外部状态（Extrinsic State）。
内部状态指对象可共享的信息，它们存储在享元对象内部并独立于具体场景，因此可以被多个对象共享使用。内部状态对于不同对象是相同的，不会随着对象的不同而变化。
外部状态指对象的特定场景下的信息，它们不能被共享，并且会随着对象的不同而变化。
享元模式的核心思想是尽量共享对象，减少重复创建对象的开销。通过将内部状态和外部状态分离，将内部状态作为共享对象的一部分，避免了重复创建相同的对象，从而达到节省内存的效果。
享元模式优缺点
享元模式的优点：
减少内存的使用：享元模式通过共享对象来减少内存的使用。当多个对象需要相同的数据时，可以共享同一个对象，减少了重复创建对象的开销。
提高性能：由于共享对象可以被多个线程共享，可以减少线程间的竞争和同步开销，提高程序的性能。
简化系统设计：享元模式可以将系统中相似的对象抽象成共享对象，简化了系统的设计和实现。
享元模式的缺点：
复杂度增加：享元模式需要维护一个对象池来存储共享对象，增加了系统的复杂度。
对象共享可能带来安全问题：由于共享对象可以被多个线程同时访问，可能会导致线程安全问题，需要采取措施来保证共享对象的线程安全。
对象不可变性要求高：由于对象会被多个地方使用，如果对象的属性是可变的，可能会导致共享对象的状态不一致，需要保证共享对象的属性是不可变的。
享元模式应用场景
享元模式适用于以下场景：
- 当一个系统中存在大量相似对象，而这些对象可以共享一些公共状态，可以使用享元模式来节省内存，提高系统性能。
- 当需要生成大量的细粒度对象时，可以使用享元模式来减少对象的数量，减少内存消耗。
- 当对象的大部分状态可以外部化时，可以使用享元模式来共享这些外部状态，从而减少对象的内存占用。
- 当需要对对象进行复用，且对象的内部状态对外部环境是相对独立的时，可以使用享元模式来共享对象，提高系统性能。
- 当需要对对象进行区分，且对象的内部状态与外部环境无关时，可以使用享元模式来共享对象，减少对象数量。
代码示例
享元模式是一种结构型设计模式，它旨在有效地共享细粒度对象的内存。
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
// 抽象享元类
interface Shape {
void draw();
}
// 具体享元类
class Circle implements Shape {
private String color;
public Circle(String color) {
this.color = color;
}
@Override
public void draw() {
System.out.println("Drawing circle with color: " + color);
}
}
// 享元工厂类
class ShapeFactory {
private static final Map<String, Shape> circleMap = new HashMap<>();
public static Shape getCircle(String color) {
Circle circle = (Circle) circleMap.get(color);
if (circle == null) {
circle = new Circle(color);
circleMap.put(color, circle);
System.out.println("Creating circle of color: " + color);
}
return circle;
}
}
// 客户端代码
public class Main {
private static final String colors[] = { "Red", "Green", "Blue" };
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < 20; i++) {
Circle circle = (Circle) ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
circle.draw();
}
}
private static String getRandomColor() {
return colors[(int) (Math.random() * colors.length)];
}
}
在上面的示例中，Shape接口定义了draw()方法，表示绘制图形的操作。Circle类是具体享元类，它包含一个颜色属性，并实现了draw()方法。
ShapeFactory是享元工厂类，它维护一个circleMap，存储已经创建过的圆形对象。在getCircle()方法中，首先尝试从circleMap中获取指定颜色的圆形对象，如果不存在，则创建新的圆形对象并加入到circleMap中。
在客户端代码中，我们可以通过ShapeFactory获取圆形对象，并调用其draw()方法进行绘制。由于享元模式共享对象的内存，所以在这个示例中，我们创建了20个圆形对象，但实际上只创建了3个不同颜色的圆形对象（Red、Green和Blue）。
总结
享元模式是一种结构型设计模式，可以在处理大量细粒度对象时减少内存消耗。
在享元模式中，共享对象被创建并共享，以减少重复创建相似对象的开销。这些共享对象称为享元对象。每个享元对象都具有内部状态和外部状态。
内部状态是在享元对象创建时确定的，并且可以被共享。外部状态是在享元对象被使用时传递给享元对象的，并且不可以被共享。
享元模式的核心思想是将对象的状态分为共享状态和非共享状态，并将共享状态抽取出来，作为共享对象的内部状态。非共享状态则作为外部状态，由客户端在使用时传递给享元对象。
享元模式的优点包括减少内存消耗、提高性能、提供对象的复用性。缺点是增加了代码复杂度，需要维护内部和外部状态的协调。
使用享元模式时，需要注意内部状态和外部状态的划分，确保内部状态可以被共享，并且外部状态不会影响共享对象的行为。
在实际应用中，享元模式可以用于缓存、线程池、数据库连接池等场景，可以显著提高系统的性能和资源利用率。
