java设计模式之-享元模式
什么是享元模式？
享元模式是一种结构型设计模式，旨在通过共享对象来最大程度地减少内存使用和提高性能。它通过将对象的状态分为内部状态和外部状态，将可共享的内部状态存储在对象池中，并在需要时共享给多个对象，从而减少了重复创建相似对象的成本。主要解决什么问题？
享元模式主要解决大量细粒度对象的内存消耗问题。在某些情况下，如果每个对象都独立地存储了大量相似的数据，将导致内存消耗过高。通过共享对象，我们可以显著减少内存使用，提高系统的整体性能。在什么时候我们需要使用享元模式？
当满足以下条件时，考虑使用享元模式：
系统中存在大量相似的对象。
创建这些对象的开销很大，导致内存消耗过高。
对象的状态可以被分为内部状态和外部状态，其中内部状态可以被共享。
用一个生活中的应用实例来举例、类比
假设您正在开发一个绘图应用程序，用户可以绘制各种形状（如圆形、矩形等）。在这种情况下，每个形状对象都有一些相同的属性，比如颜色、线条粗细等，以及一些特定于该形状的属性，比如半径、宽度和高度。在不使用享元模式的情况下，每次用户绘制一个新形状时，都会创建一个全新的对象，这将导致内存消耗增加。而使用享元模式，您可以将共享的属性（如颜色）作为内部状态存储在对象池中，每次用户绘制时，只需为特定的属性（如半径）创建一个新对象，从而减少了内存占用。优点
减少内存消耗：通过共享内部状态，减少了需要创建的对象数量，从而降低了内存消耗。
提高性能：复用现有对象可以避免频繁创建和销毁对象的开销，从而提高系统性能。
简化对象管理：享元模式将对象的状态分为内部状态和外部状态，简化了对象的管理和维护。
缺点
引入了对象共享，可能会增加系统的复杂性。
对象共享可能会导致线程安全问题，需要注意并发访问的同步控制。
使用场景
享元模式适用于以下情况：
系统中存在大量相似的对象，且创建这些对象的开销较大。
对象的大部分状态可以被外部化，剩余部分可以通过共享实现。
下面是一个简单的Java代码示例：
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
// 图形接口
interface Shape {
void draw();
}
// 具体图形类
class Circle implements Shape {
private String color;
public Circle(String color) {
this.color = color;
}
public void draw() {
System.out.println("绘制了一个" + color + "的圆形");
}
}
// 图形工厂类
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("创建了一个" + color + "的圆形");
} else {
System.out.println("获取了一个" + color + "的圆形");
}
return circle;
}
}
// 示例代码
public class Main {
public static void main(String[] args) {
String[] colors = {"红色", "绿色", "蓝色", "红色"};
for (String color : colors) {
Shape shape = ShapeFactory.getCircle(color);
shape.draw();
}
}
}
在上述示例中，Circle 表示具体的圆形对象，ShapeFactory 是图形工厂类，负责创建和管理圆形对象。ShapeFactory 使用 circleMap 字典来缓存已创建的圆形对象。当需要获取一个圆形对象时，首先在字典中查找是否存在对应颜色的圆形对象，如果存在则返回已有的对象，否则创建一个新的圆形对象并将其添加到字典中。
当运行示例代码时，可以看到只有第一次创建圆形对象时会输出"创建了一个颜色的圆形"，后续获取相同颜色的圆形对象时会输出"获取了一个颜色的圆形"。这说明通过享元模式，我们成功地实现了圆形对象的共享，减少了对象的创建和内存消耗。
