结构型模式-亨元模式
定义：
享元模式（Flyweight Pattern）是池技术的重要实现方式，其定义如下：Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.（使用共享对象可有效地支持大量的细 粒度的对象。）
享元模式通用类图
亨元设计模式的核心思想是对象共享与状态分离。通过将对象的内部状态提取并共享，减少相同对象的重复创建，降低内存消耗；同时将外部状态与对象分离，由客户端负责管理，使得少量的亨元对象可以在不同场景下被重复使用，从而提高系统性能和资源利用率。
角色：
享元模式包含以下几个核心角色：
1、抽象亨元（Flyweight）
抽象亨元定义了一个接口，用于接收外部状态并执行相应的操作。所有具体亨元类都必须实现该接口，确保客户端可以以统一的方式操作不同的亨元对象。
2、具体亨元（Concrete Flyweight）
具体亨元是抽象亨元的实现类，它包含了对象的内部状态，并实现了抽象亨元接口中定义的方法。具体亨元对象可以被共享，在不同的场景中重复使用。
3、亨元工厂（Flyweight Factory）
亨元工厂负责创建和管理亨元对象。它维护一个亨元对象池（通常使用集合实现），当客户端请求亨元对象时，工厂会先检查对象池中是否存在符合条件的对象，如果存在则直接返回，否则创建一个新的亨元对象并放入池中，以供后续复用。
4、客户端（Client）
客户端负责创建和维护外部状态，并调用亨元工厂获取亨元对象，将外部状态传递给亨元对象进行操作。客户端不直接创建具体亨元对象，而是通过亨元工厂获取共享的亨元对象。
代码示例：
以围棋游戏为例，围棋棋盘上有大量的黑白棋子，棋子的颜色（内部状态）是固定的，而棋子在棋盘上的位置（外部状态）会不断变化。
// 抽象亨元：棋子接口
public interface ChessPiece {
void display(int x, int y);
}// 具体亨元：黑子
public public class BlackChessPiece implements ChessPiece {
@Override
public void display(int x, int y) {
System.out.println("在 (" + x + ", " + y + ") 位置显示黑子");
}
}// 具体亨元：白子
public class WhiteChessPiece implements ChessPiece {
@Override
public void display(int x, int y) {
System.out.println("在 (" + x + ", " + y + ") 位置显示白子");
}
}// 亨元工厂
public class ChessPieceFactory {
private static final java.util.HashMap pieces = new java.util.HashMap<>();
public static ChessPiece getChessPiece(String color) {
if (!pieces.containsKey(color)) {
if ("black".equals(color)) {
pieces.put(color, new BlackChessPiece());
} else if ("white".equals(color)) {
pieces.put(color, new WhiteChessPiece());
}
}
return pieces.get(color);
}
} // 客户端代码
public class FlyweightPatternClient {
public static void main(String[] args) {
ChessPiece blackPiece1 = ChessPieceFactory.getChessPiece("black");
blackPiece1.display(1, 1);
ChessPiece blackPiece2 = ChessPieceFactory.getChessPiece("black");
blackPiece2.display(2, 2);
ChessPiece whitePiece = ChessPieceFactory.getChessPiece("white");
whitePiece.display(3, 3);
System.out.println("blackPiece1 和 blackPiece2 是否相同: " + (blackPiece1 == blackPiece2));
}
}优点 ：
1、减少内存占用：通过共享对象的内部状态，避免了相同对象的重复创建，大大减少了内存消耗，提高了系统的资源利用率。
2、提高性能：由于减少了对象的创建和销毁操作，系统在处理大量相似对象时，响应速度更快，性能得到显著提升。
3、便于维护：将对象的内部状态和外部状态分离，使得代码结构更加清晰，内部状态的修改不会影响外部状态，降低了维护成本。
缺点：
1、增加系统复杂度：亨元模式引入了亨元工厂、抽象亨元等概念，需要对对象的状态进行细致划分，增加了系统的设计和实现复杂度，尤其是在处理复杂对象时，理解和维护代码的难度较大。
2、外部状态管理复杂：客户端需要负责管理和传递外部状态，增加了客户端代码的复杂性。如果外部状态管理不当，可能会导致错误的结果或性能问题。
3、不适用于所有场景：亨元模式只适用于存在大量相似对象且对象状态可分离的场景，对于对象差异较大、无法共享内部状态的情况，使用亨元模式反而会增加系统的负担。
使用场景：
（一）系统存在大量相似对象
当系统中需要创建大量相似对象，且这些对象的创建和销毁会消耗较多资源时，亨元模式可以通过对象复用减少资源消耗。例如，地图应用中的大量图标、游戏中的大量相同类型的角色等。
（二）对象可分为内部状态和外部状态
如果对象的属性可以清晰地分为内部状态和外部状态，且内部状态可以共享，外部状态可以由客户端动态传入，那么适合使用亨元模式。如文档编辑中的字符样式、图形绘制中的形状属性等。
（三）对内存占用敏感的场景
在内存资源有限的环境中，如移动设备应用开发、嵌入式系统开发等，亨元模式通过对象共享可以有效降低内存占用，提升系统性能。
亨元设计模式通过对象共享和状态分离的巧妙设计，为处理大量相似对象提供了高效的解决方案，在优化内存占用和提升系统性能方面具有显著优势。然而，其复杂的结构和外部状态管理要求也限制了它的适用范围。在实际开发中，当遇到符合适用场景的需求时，合理运用亨元模式能够让代码更加高效和优雅。同时，我们也要谨慎评估其带来的复杂度，确保在提升性能的同时，不影响系统的可维护性和稳定性。