享元模式（Flyweight Pattern）

享元模式（Flyweight Pattern）

一、定义

享元模式（Flyweight Pattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

二、优缺点

优点： 大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。

缺点： 提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

三、具体实现

3.1 原型图

1. Flyweight抽象类：描述一个接口，通过这个接口可以接受并作用于外部状态。
2. ConcreteFlyweight类：实现Flyweight接口，并为内部状态增加存储空间。ConcreteFlyweight对象必须是可共享的。它所存储的状态必须是内部的。
3. UnsharedConcreteFlyweight类：并非所有的Flyweight子类都需要被共享。Flyweight接口使共享成为可能，但它并不强制共享。在Flyweight对象结构的某些层次，UnsharedConcreteFlyweight对象通常将ConcreteFlyweight对象作为子节点（Row和Column）
4. FlyweightFactory类：创建并管理flywieght对象，确保合理地共享flyweight。当用户请求一个flyweight时，FlyweightFactory对象提供一个已创建的实例或创建一个（如果不存在的话）
5. Client客户端：维持一个对flyweight的引用，计算或存储一个（多个）flyweight的外部状态。

3.2 实现

1、创建一个Flyweight接口。

/**
 * @author zhongtao
 * @date 2023/5/23 22:10
 */
public interface Shape {
    void draw();
}

2、创建实现接口的实体类ConcreteFlyweight。

/**
 * @author zhongtao
 * @date 2023/5/23 22:10
 */
public class Circle implements Shape {
    private String color;
    private int x;
    private int y;
    private int radius;

    public Circle(String color) {
        this.color = color;
    }

    public void setX(int x) {
        this.x = x;
    }

    public void setY(int y) {
        this.y = y;
    }

    public void setRadius(int radius) {
        this.radius = radius;
    }

    @Override
    public void draw() {
        System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color
                + ", x : " + x + ", y :" + y + ", radius :" + radius);
    }
}

3、创建一个工厂FlyweightFactory，生成基于给定信息的实体类的对象。

import java.util.HashMap;

/**
 * @author zhongtao
 * @date 2023/5/23 22:10
 */
public class ShapeFactory {
    private static final HashMap<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;
    }
}

4、使用该工厂，通过传递颜色信息来获取实体类的对象。

/**
 * @author zhongtao
 * @date 2023/5/23 22:11
 */
public class FlyweightPatternDemo {
    private static final String colors[] =
            {"Red", "Green", "Blue", "White", "Black"};

    public static void main(String[] args) {

        for (int i = 0; i < 20; ++i) {
            Circle circle =
                    (Circle) ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
            circle.setX(getRandomX());
            circle.setY(getRandomY());
            circle.setRadius(100);
            circle.draw();
        }
    }

    private static String getRandomColor() {
        return colors[(int) (Math.random() * colors.length)];
    }

    private static int getRandomX() {
        return (int) (Math.random() * 100);
    }

    private static int getRandomY() {
        return (int) (Math.random() * 100);
    }
}

5、执行程序，输出结果：

Creating circle of color : Green
Circle: Draw() [Color : Green, x : 22, y :58, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 12, y :57, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 17, y :42, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 2, y :40, radius :100
Creating circle of color : Blue
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 88, y :40, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 81, y :17, radius :100
Creating circle of color : Red
Circle: Draw() [Color : Red, x : 84, y :50, radius :100
Creating circle of color : White
Circle: Draw() [Color : White, x : 78, y :61, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 4, y :49, radius :100
Creating circle of color : Black
Circle: Draw() [Color : Black, x : 83, y :81, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 42, y :29, radius :100
Circle: Draw() [Color : Black, x : 39, y :87, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 57, y :94, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 2, y :55, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 17, y :30, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 80, y :57, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 48, y :35, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 5, y :42, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 71, y :75, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 3, y :23, radius :100