概述

享元模式是一种结构性设计模式，它旨在通过共享对象来减少内存的使用。享元模式的核心思想是将对象的状态分为内蕴状态和外蕴状态，以实现对象的共享，从而提高系统性能和减少资源消耗。

角色

享元模式主要由以下几个部分组成：

• 享元接口（Flyweight）：定义享元对象的接口，其中包含用于操作内蕴状态的方法。
• 具体享元类（ConcreteFlyweight）：实现了享元接口的具体类，负责存储内蕴状态。
• 享元工厂（FlyweightFactory）：用于管理和创建享元对象，确保共享和重用已存在的享元对象。
• 上下文（Context）：包含外蕴状态的信息，通常在方法调用时传入。

使用场景

• 存在大量相似对象需要被创建时。
• 对象的状态可以分为内蕴状态和外蕴状态时。
• 需要减少内存使用，提升性能时。

代码示例

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// 享元接口
interface Flyweight {
    void operation(String externalState);
}

// 具体享元类
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private String intrinsicState;

    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }

    @Override
    public void operation(String externalState) {
        System.out.println("Intrinsic State: " + intrinsicState + ", External State: " + externalState);
    }
}

// 享元工厂
class FlyweightFactory {
    private Map<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();

    public Flyweight getFlyweight(String intrinsicState) {
        if (!flyweights.containsKey(intrinsicState)) {
            flyweights.put(intrinsicState, new ConcreteFlyweight(intrinsicState));
        }
        return flyweights.get(intrinsicState);
    }
}

// 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();

        Flyweight flyweight1 = factory.getFlyweight("A");
        flyweight1.operation("State 1");

        Flyweight flyweight2 = factory.getFlyweight("A");
        flyweight2.operation("State 2");

        Flyweight flyweight3 = factory.getFlyweight("B");
        flyweight3.operation("State 3");

        // 验证flyweight1和flyweight2是同一个实例
        System.out.println(flyweight1 == flyweight2); // 输出: true
    }
}

总结

享元模式通过对象的共享来减少内存使用和提高性能。它特别适用于管理大量相似对象的场景，能够有效地提高系统的可扩展性和性能。理解和掌握享元模式对于应对复杂的内存管理和优化问题是非常重要的。