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结构型模式6.享元模式

article 2025/1/6 14:13:11

结构型模式

适配器模式（Adapter Pattern）
桥接模式（Bridge Pattern）
组合模式（Composite Pattern）
装饰器模式（Decorator Pattern）
外观模式（Facade Pattern）
享元模式（Flyweight Pattern）
代理模式（Proxy Pattern）

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，用于减少内存占用，特别是在需要创建大量相似对象的场景中。它通过共享对象来减少内存的消耗，避免创建重复的对象。

享元模式的核心思想：

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。
共享状态存储在享元对象中，多个对象可以共享同一个享元对象。
非共享状态由每个具体的对象自己保存，通常是通过外部传入的方式。

享元模式的关键组成部分：

Flyweight（享元接口）：定义可以共享的接口。
ConcreteFlyweight（具体享元类）：实现共享状态。
FlyweightFactory（享元工厂类）：管理享元对象的创建和共享，确保多个对象共享相同的享元。
UnsharedConcreteFlyweight（非共享享元类）：存储每个对象独有的状态。

享元模式的例子：图形编辑器

我们可以通过一个图形编辑器的例子来说明享元模式。假设我们有一个应用需要大量绘制相同类型的图形（如圆形、方形等），但是每个图形的颜色和位置是不同的。如果每个图形都存储相同的颜色、形状等属性，那么会消耗大量内存。

为了节省内存，我们可以使用享元模式，避免为每个图形重复存储相同的信息，而是共享相同的图形数据。

public interface Shape {
    void draw(String color);  // 绘制图形，color是每个图形的非共享状态
}


public class Circle implements Shape {
    private String shapeType;  // 共享状态：形状类型

    public Circle() {
        this.shapeType = "Circle";  // 所有圆形对象共享同一个类型
    }

    @Override
    public void draw(String color) {
        System.out.println("绘制 " + shapeType + "，颜色: " + color);
    }
}


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

public class ShapeFactory {
    private Map<String, Shape> shapeMap = new HashMap<>();  // 缓存已经创建的享元对象

    public Shape getShape(String shapeType) {
        Shape shape = shapeMap.get(shapeType);  // 如果已经创建过该形状，直接返回
        if (shape == null) {
            if (shapeType.equalsIgnoreCase("Circle")) {
                shape = new Circle();  // 创建一个新的Circle对象
            }
            shapeMap.put(shapeType, shape);  // 缓存新创建的享元对象
        }
        return shape;
    }
}


public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();

        // 创建并绘制不同颜色的圆形
        Shape circle1 = shapeFactory.getShape("Circle");
        circle1.draw("红色");

        Shape circle2 = shapeFactory.getShape("Circle");
        circle2.draw("蓝色");

        Shape circle3 = shapeFactory.getShape("Circle");
        circle3.draw("绿色");

        // 检查是否是同一个Circle对象
        System.out.println(circle1 == circle2);  // 输出：true，说明共享了同一个对象
    }
}

解释：

共享状态：在这个例子中，Circle类的shapeType（"Circle"）是共享状态，所有的圆形对象都共享同一个Circle对象。
非共享状态：每个draw方法的color参数是非共享状态，每个对象的颜色不同，因此存储在外部传入。
享元工厂（ShapeFactory）：负责管理享元对象的创建和共享。它确保相同的形状对象（例如圆形）不会被重复创建，而是通过缓存池重用已创建的对象。
客户端（Client）：客户端通过享元工厂获取图形对象，客户端并不关心这些图形是否被共享，只需要关注它们的非共享属性（如颜色）。