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设计模式详解-享元模式

news 2025/9/13 4:44:56

类型：结构型模式

实现原理：尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象

目的：减少创建对象的数量以减少内存占用和提高性能。

解决的问题：大量的对象可能造成的内存溢出问题

解决方法：用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象。

何时使用：系统中有大量对象或者消耗大量内存的对象。

实现核心：用 HashMap 存储这些对象。

应用实例： 1、JAVA 中的 String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。 2、数据库的连接池。

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。

使用场景：系统有大量类似对象

实现

步骤 1
创建一个接口。Shape.java
public interface Shape {void draw();
}
步骤 2
创建实现接口的实体类。Circle.java
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;}@Overridepublic void draw() {System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color +", x : " + x +", y :" + y +", radius :" + radius);}
}
步骤 3
创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象。ShapeFactory.java
import java.util.HashMap;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;}
}
步骤 4
使用该工厂，通过传递颜色信息来获取实体类的对象。FlyweightPatternDemo.java
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);}
}
步骤 5
执行程序，输出结果：Creating circle of color : Black
Circle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100
Creating circle of color : Green
Circle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100
Creating circle of color : White
Circle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100
Creating circle of color : Red
Circle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100
Creating circle of color : Blue
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 13, y :4, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 21, y :21, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 55, y :86, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 90, y :70, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 78, y :3, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y :89, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 3, y :91, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 62, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 97, y :61, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 86, y :12, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 38, y :93, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 76, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 95, y :82, radius :100这段代码是使用享元模式（Flyweight Pattern）创建简单的图形工厂，用于生成不同颜色的圆形对象。下面对代码的每个步骤进行解释：步骤1：创建一个Shape接口，定义了draw()方法。步骤2：创建实现接口的实体类Circle。Circle类有颜色、坐标和半径等属性，并且实现了Shape接口的draw()方法，用于绘制圆形。步骤3：创建一个ShapeFactory工厂类，用于生成基于给定颜色信息的Circle对象。使用HashMap来缓存已经创建的Circle对象，如果存在相同颜色的Circle对象，则直接返回缓存的对象，否则创建一个新的Circle对象并加入缓存。步骤4：使用ShapeFactory工厂类来获取Circle对象并设置其属性，然后调用draw()方法进行绘制。这里模拟了获取随机颜色、随机坐标的过程。步骤5：执行程序，输出每次绘制的结果，包括创建Circle对象和绘制的信息。通过这种方式，可以在创建多个相同颜色的圆形对象时，共享已经创建的对象，节省内存空间。这样做的前提是Circle对象是不可变的，即不能修改其属性值。享元模式适用于需要创建大量相似对象并且对象的内部状态较少且可以共享的场景。