享元设计模式

2025年3月17日 | 阅读 7 分钟

与外观、适配器和装饰器模式一样，享元设计模式是一种结构型模式。当需要创建大量类对象时，就会应用享元设计模式。通过共享对象，享元设计模式有助于减轻内存压力，这对于嵌入式系统和移动设备等内存有限的设备至关重要。这是因为每个对象都会占用内存空间。在使用享元设计模式之前，必须考虑以下要素：

程序应该生成大量对象。
创建对象的过程会占用大量内存，并且可能需要一些时间。
项的外部属性应由客户端程序确定。对象的属性可分为内部属性和外部属性。

为了应用享元模式，我们必须将对象属性分为内部属性和外部属性。外部属性由客户端代码设置并用于各种目的，而内部属性则赋予对象独特的特性。例如，一个 Circle 对象可能具有颜色和粗细等外部属性。为了应用享元模式，我们必须构建一个享元工厂来生成共享对象。让我们举一个需要使用线和椭圆绘制某些东西的例子。因此，我们将拥有一个 Shape 接口及其具体实现，即 Line 和 Oval。Line 没有内部属性，而 oval 类将有一个来决定是否用指定的颜色填充椭圆。

package com.journaldev.design.flyweight;
import java.awt.Color;
import java.awt.Graphics;
 public interface Shape { 	
 public void draw(Graphics g, int x, int y, int width, int height,
 Color color); 
}

Line.java

package com.journaldev.design.flyweight;
import java.awt.Color; 
import java.awt.Graphics; 
public class Line implements Shape { 
	public Line(){ 
		System.out.println("Creating Line object");
 		//adding time delay 
		try { 
			Thread.sleep(2000); 
		}
catch (InterruptedException e) { 			
e.printStackTrace(); 		
} 	
} 	
@Override 	
public void draw(Graphics line, int x1, int y1, int x2, int y2, 			
Color color) { 		
line.setColor(color); 		
line.drawLine(x1, y1, x2, y2); 	
} 
}

Oval.java

package com.journaldev.design.flyweight; 
import java.awt.Color; 
import java.awt.Graphics; 
public class Oval implements Shape { 
	//intrinsic property 
	private boolean fill; 
	public Oval(boolean f){ 
		this.fill=f; 
		System.out.println("Creating Oval object with fill="+f); 
		//adding time delay 
		try { 
			Thread.sleep(2000); 
		} catch (InterruptedException e) { 
			e.printStackTrace(); 
		} 
	} 
	@Override 
	public void draw(Graphics circle, int x, int y, int width, int height, 
			Color color) { 
		circle.setColor(color); 
		circle.drawOval(x, y, width, height); 
		if(fill){ 
			circle.fillOval(x, y, width, height); 
		} 	
} 
}

享元工厂

我们需要在享元工厂中维护一个对象映射，客户端应用程序不应该能够访问它，因为享元工厂将由客户端程序用于实例化对象。当客户端程序调用 HashMap 以检索对象实例时，应该始终返回该对象；如果找不到，则应该创建一个新对象，将其添加到 Map 中，然后返回。在生成对象时，我们必须确保考虑所有内部属性。以下是我们享元工厂类的代码。

package com.journaldev.design.flyweight; 
import java.util.HashMap; 
public class ShapeFactory { 
	private static final HashMap<ShapeType,Shape> shapes = new 
HashMap<ShapeType,Shape>(); 
	public static Shape getShape(ShapeType type) { 
		Shape shapeImpl = shapes.get(type); 
		if (shapeImpl == null) { 
			if (type.equals(ShapeType.OVAL_FILL)) { 
				shapeImpl = new Oval(true); 
			} else if (type.equals(ShapeType.OVAL_NOFILL)) { 	
			shapeImpl = new Oval(false); 	
		} else if (type.equals(ShapeType.LINE)) { 	
			shapeImpl = new Line(); 	
		} 	
		shapes.put(type, shapeImpl); 	
	} 	

	return shapeImpl; 	
} 
	public static enum ShapeType{ 
		OVAL_FILL,OVAL_NOFILL,LINE; 
	} 
}

请注意 getShape 函数如何使用工厂设计模式、Java 组合（形状映射）和 Java 枚举来实现类型安全。