23种设计模式-结构型模式之享元模式（Java版本）

Java 享元模式（Flyweight Pattern）详解

什么是享元模式？

享元模式是一种结构型模式，它通过共享相同的对象来减少内存消耗，适用于大量细粒度对象的场景。关键思想是缓存重复出现的对象，避免重复创建。

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使用场景

• 系统中存在大量相似对象
• 对象的状态可分为内部状态（可共享）和外部状态（不可共享）
• 对象创建代价高，影响性能

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️ 模式结构

• Flyweight（享元抽象类）：定义共享接口
• ConcreteFlyweight（具体享元类）：实现共享逻辑，存储内部状态
• FlyweightFactory（享元工厂）：管理享元对象池，复用已有对象

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✅ 示例：围棋棋子池

享元接口（Flyweight）

public interface ChessPiece {
    void display(String position);
}

具体享元（ConcreteFlyweight）

public class BlackChess implements ChessPiece {
    @Override
    public void display(String position) {
        System.out.println("⚫ 黑棋，位置：" + position);
    }
}

public class WhiteChess implements ChessPiece {
    @Override
    public void display(String position) {
        System.out.println("⚪ 白棋，位置：" + position);
    }
}

享元工厂（FlyweightFactory）

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

public class ChessFactory {
    private static final Map cache = new HashMap<>();

    public static ChessPiece getChess(String color) {
        ChessPiece piece = cache.get(color);
        if (piece == null) {
            if (color.equalsIgnoreCase("black")) {
                piece = new BlackChess();
            } else if (color.equalsIgnoreCase("white")) {
                piece = new WhiteChess();
            }
            cache.put(color, piece);
        }
        return piece;
    }
}

客户端调用

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        ChessPiece black1 = ChessFactory.getChess("black");
        ChessPiece black2 = ChessFactory.getChess("black");
        ChessPiece white1 = ChessFactory.getChess("white");

        black1.display("A1");
        black2.display("B2");
        white1.display("C3");

        System.out.println("black1 与 black2 是否为同一对象？" + (black1 == black2)); // true
    }
}

优点

• 大量相似对象可以复用，节省内存，提升性能

• 将共享与非共享状态区分清晰，结构更清晰

⚠️ 缺点

• 系统逻辑变复杂，需要区分内部与外部状态

• 不适合对象差异性大的情况

✅ 使用建议

• 适用于如下情况：

• 游戏对象池（如子弹、精灵）

• 数据库连接池、线程池

• 文本编辑器中的字体对象共享