享元模式（Flyweight Pattern）。

末蓝、 2024-02-18 23:55 77阅读 0赞

## 定义 ##

享元模式是池技术的重要实现方式，其定义如下：

**使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。**

享元模式的定义为我们提出了两个要求：细粒度的对象和共享对象。我们知道分配太多的对象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，那怎么避免呢？就是享元模式提到的共享技术。我们现来了解一下对象的内部状态和外部状态。

要求细粒度对象，那么不可避免地使用对象数量多且性值相近，那我们就将这些对象的信息分为两个部分：内部状态（intrinsic）与外部状态（extrinsic）。

*  内部状态

内部状态是对象可共享的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变，他们可以作为一个对象的动态符加信息，不必直接储存在具体某个对象中，属于可以共享的部分。

*  外部状态

外部状态是对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可以共享的状态，他是一批对象的统一标识，是唯一的一个所引致。  
我们来看享元模式角色名称。

*  Flyweight——抽象享元角色

他简单的说就是一个产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现。

*  ConcreteFlyWeight——具体享元角色

具体的一个产品类，实现抽象角色定义的业务。该角色中需要注意的是内部状态处理应该与环境无关，不应该出现一个操作改变了内部状态，同时修改了外部状态，这时绝对不允许的。

*  unsharedConcreteFlyweight——不可共享的享元角色

不存在外部状态或者安全要求（如线程安全）不能够使用共享技术的对象，该对象一般不会出现在享元工厂中。

*  FlyweightFactory——享元工厂

职责非常简单，就是构造一个池容器，同时提供从池中获得对象的方法。

## 通用源码 ##

享元模式的目的在于运行共享技术，使得一些细粒度的对象可以共享，我们的设计确实应该这样，多使用细粒度的的对象，便于重用或重构。我们来看享元模式的通用代码，先看抽象享元角色，如下所示。

public abstract class Flyweight {
    	// 内部状态
    	private String intrinsic;
    	// 外部状态
    	protected final String Extrinsic;
    
    	/**
    	 * 要求共享元角色必须接受外部状态
    	 * 
    	 * @param extrinsic
    	 */
    	public Flyweight(String extrinsic) {
    		Extrinsic = extrinsic;
    	}
    
    	/**
    	 * 定义业务操作
    	 */
    	public abstract void operate();
    
    	public String getIntrinsic() {
    		return intrinsic;
    	}
    
    	public void setIntrinsic(String intrinsic) {
    		this.intrinsic = intrinsic;
    	}
    
    }

抽象享元角色一般为抽象类，在实际项目中，一般是一个实现类，他是描述一类事物的方法。在抽象角色中，一般需要把外部状态和内部状态（当然了，可以没有内部状态，只有行为也是可以的）定义出来，避免子类的随意扩展。我们再来看具体的享元角色，如下所示。

public class ConcreteFlyweight1 extends Flyweight {
    
    	public ConcreteFlyweight1(String extrinsic) {
    		super(extrinsic);
    	}
    
    	@Override
    	public void operate() {
    		// 根据外部状态进行逻辑处理
    	}
    
    }
    public class ConcreteFlyweight2 extends Flyweight {
    
    	public ConcreteFlyweight2(String extrinsic) {
    		super(extrinsic);
    	}
    
    	@Override
    	public void operate() {
    		// 根据外部状态进行逻辑处理
    	}
    
    }

这很简单，实现自己的业务逻辑，然后接受外部状态，以便内部业务逻辑对外部状态的依赖。注意，我们在抽象享元中对外部状态加上了final关键字，防止意外产生，什么意外？获得一个外部状态，然后无意修改了一下，池就混乱了。

注意：在程序开发中，确认只需要一次赋值的属性则设置为final类型，避免无意修改导致逻辑混乱，特别是Session级的常量或变量。

我们继续看享元工厂，如下所示。

public class FlyweightFactory {
    	// 定义一个池容器
    	private static HashMap<String, Flyweight> pool = new HashMap<String, Flyweight>();
    
    	/**
    	 * 享元工厂
    	 * 
    	 * @param Extrinsic
    	 * @return
    	 */
    	public static Flyweight getFlyweight(String Extrinsic) {
    		// 需要返回的对象
    		Flyweight flyweight = null;
    		// 在池中没有该对象
    		if (pool.containsKey(Extrinsic)) {
    			flyweight = pool.get(Extrinsic);
    		} else {
    			// 根据外部状态创建享元模式
    			flyweight = new ConcreteFlyweight1(Extrinsic);
    			// 放置到池中
    			pool.put(Extrinsic, flyweight);
    		}
    		return flyweight;
    	}
    }

## 优点和缺点 ##

享元模式是一个非常简单的模式，他可以大大减少应用程序创建的对象，降低程序内存的占用，增强程序的性能，但他同时也提高了系统复杂性，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固话特性，不应该随内部状态改变而改变，否则导致系统逻辑混乱。

## 使用场景 ##

*  系统中存在大量的相似对象。
 *  细粒度的对象都具备较接近的外部状态，而且内部状态与环境无关，也就是说对象没有特定身份。
 *  需要缓冲池的场景。

## 扩展 ##

### 线程安全的问题 ###

只要使用Java开发，线程问题是不可避免的，那我们怎么去避免这个问题呢？享元模式是让我们使用共享技术，而Java的多线程又有如此问题，该如何设计呢？没什么可以参考的标准，只有依靠经验，在需要的地方考虑一下线程安全，在大部分的场景下都不用考虑。我们在使用享元模式时，对象池中的享元对象尽量多，多到足够满足业务为止。

### 性能平衡 ###

使用自己编写的类作为外部状态，必须覆写equals方法和hashCode方法，而且执行效率还比较低，这汇总吃力不讨好的事情最好别做，外部状态最好以Java的基本类型作为标值，如String、int等，可以大幅的提升效率。

## 最佳实践 ##

Flyweight是拳击比赛中的特定名词，意思是“特轻量级”，指的是51公斤级比赛，用到设计模式中是指我们的类要轻量级，粒度要小，这才是他要表达的意思。粒度小了，带来的问题就是对象太多，那就用共享技术来解决。

享元模式在Java API中也是随处可见，如下面的程序就是一个很好的例子，如下所示。

public class Test {
    	public static void main(String[] args) {
    		String str1 = "和谐";
    		String str2 = "社会";
    		String str3 = "和谐社会";
    		String str4;
    		str4 = str1 + str2;
    		System.out.println(str3 == str4);
    		str4 = (str1 + str2).intern();
    		System.out.println(str3 == str4);
    	}
    }

看看Java的帮助文件中String类的intern方法。如果是String的对象池中有该类型的值，则直接返回对象池中的对象，那当然相等了。

需要说明一下的是，虽然可以使用享元模式可以实现对象池，但是这两者还是有比较大的差异，对象池着重在对象的复用上，池中的每个对象是可替换的，从同一池中获得A对象和B对象对客户端来说是完全相同的，他主要解决复用，而享元模式在主要解决的对象的共享问题，如何建立多个可共享的细粒度对象则是其关注的重点。