享元模式

1、展示网站项目需求

【1】需求

小型外包项目，给客户A做一个产品展示网站，客户A的朋友感觉效果不错，也希望做这样的产品展示网站，但是要求都有些不同：

1）有客户要求以新闻的形式发布

2）有客户要求以博客形式发布

3）有客户希望以微信公众号的形式发布

【2】传统方式解决网站展现项目

1）直接复制粘贴一份，然后根据客户不同要求，进行定制修改

2）给每个网站租用一个空间

【3】传统方案解决网站展现项目问题分析

1）需要的网站结构相似度很高，而且都不是高访问量网站，如果分成多个虚拟空间来处理，相当于一个相同网站的实例对象很多，会造成服务器资源的浪费

2）解决思路：整合到一个网站中，共享其相关的代码和书籍，对于硬盘、内存、CPU、数据库空间等服务器资源都可以达成共享，减少服务器资源

3）对于代码来说，，由于是一份实例，维护和扩展都更容易

4）上面的解决思路就可以使用享元模式来解决

2、享元模式基本介绍

1）享元模式（Flyweight Pattern）也叫蝇量模式：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象的复用。它通过共享已经存在的对象来大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似对象的开销，从而提高系统资源的利用率。

2）常用于系统底层开发，解决系统的性能问题。像数据库连接池，里面都是创建好的连接对象，在这些连接对象中有我们需要的则直接拿来用，避免重新创建，如果没有我们需要的，则创建一个

3）享元模式能够解决重复对象的内存浪费问题，当系统中有大量相似对象，需要缓冲池时。不需总是创建新对象，可以从缓冲池里拿。这样可以降低系统内存，同时提高效率

4）享元模式经典的应用场景就是池技术了，String常量池、数据库连接池、缓冲池等等都是享元模式的应用，享元模式时池技术的重要实现方式

【对原理图的说明】

1）FlyWeight是抽象的享元角色，他是产品的抽象类，同时定义出对象的外部状态和内部状态的接口或实现

2）ConcreteFlyWeight是具体的享元角色，是具体的产品类，实现抽象角色定义相关业务

3）UnSharedConcreteFlyWeight是不可共享的角色，一般不会出现在享元工厂

4）FlyWeightFactory享元工厂类，用于构建一个池容器（集合），同时提供从池中获取对象方法

【内部状态和外部状态】

比如围棋、五子棋、跳棋，它们都有大量的棋子对象，围棋和五子棋只有黑白两色，跳棋颜色多一点，所以棋子颜色就是棋子的内部状态。而各个棋子之间的差别就是位置的不同，当我们落子后，落子颜色是定的，但位置是变化的，所以棋子坐标就是棋子的外部状态

1）享元模式提出了两个要求：细粒度和共享对象。这里就涉及到内部状态和外部状态了，即将对象的信息分为两个部分：内部状态和外部状态

2）内部状态指对象共享出来的信息，存储在享元对象内部且不会随环境的改变而改变

3）外部状态指对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可共享的状态

4）举个例子：围棋理论上有361个空位可以放棋子，每盘棋都有可能有两三百个棋子对象产生，因为内存空间有限，一台服务器很难支持更多的玩家玩围棋游戏，如果用享元模式来处理棋子，那么棋子对象就可以减少到只有两个实例，这样就很好的解决了对象的开销问题

5）享元模式主要有以下角色：

抽象享元角色（Flyweight）：通常是一个接口或抽象类，在抽象享元类中声明了具体享元类公共的方法，这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据（内部状态），同时也可以通过这些方法来设置外部数据（外部状态）。
具体享元（Concrete Flyweight）角色：它实现了抽象享元类，称为享元对象；在具体享元类中为内部状态提供了存储空间。通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个具体享元类提供唯一的享元对象。
非享元（Unsharable Flyweight）角色：并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享，不能被共享的子类可设计为非共享具体享元类；当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过实例化创建。
享元工厂（Flyweight Factory）角色：负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检查系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户；如果不存在的话，则创建一个新的享元对象。

3、利用享元模式实现俄罗斯方块

// 抽象享元角色
public abstract class AbstractBox {
    // 获取图形的方法
    public abstract String getShape();
    
    // 显示图形及颜色
    public void display(String color) {
        System.out.println("方块形状：" + getShape() + "，颜色：" + color);
    }
}

// 具体享元角色
public class IBox extends AbstractBox {
    public String getShape() {
        return "I";
    }
}

// 具体享元角色
public class LBox extends AbstractBox {
    public String getShape() {
        return "L";
    }
}

// 具体享元角色
public class OBox extends AbstractBox {
    public String getShape() {
        return "O";
    }
}

// 工厂类，单例
public class BoxFactory {
    private static final BoxFactory factory = new BoxFactory();
    
    private Map<String, AbstractBox> map;
    
    // 初始化
    private BoxFactory() {
        map = new HashMap<String, AbstractBox>();
        map.put("I", new IBox());
        map.put("L", new LBox());
        map.put("O", new OBox());
    }
    
    // 根据名称获取图形对象
    public AbstractBox getShape(String name) {
        return map.get(name);
    }
    
    // 获取工厂对象
    public static BoxFactory getInstance() {
        return factory;
    }
}

public class Client {
    public static void main() {
        AbstractBox box1 = BoxFactory.getInstance().getShape("I");
        box1.display("灰色");
        
        AbstractBox box2 = BoxFactory.getInstance().getShape("L");
        box2.display("绿色");
        
        AbstractBox box3 = BoxFactory.getInstance().getShape("O");
        box3.display("灰色");  
        
        AbstractBox box4 = BoxFactory.getInstance().getShape("O");
        box1.display("红色");  
        
        System.out.println("两次获取到的0图形对象是否是同一个对象："+ (box3 == box4));
    }
}

4、享元模式解决网站展现项目

public abstract class WebSite {
    public abstract void use(User user); // 抽象方法
}

public class User {
    private String name;
    public User(String name) {
        this.name = name;
    }
    getter、setter
}

// 具体网站
public class ConcreteWebSite extends WebSite {
    // 共享的部分，内部状态
    private String type = ""; // 网站发布的形式
    
    // 构造器
    public ConcreteWebSite(String type) {
        this.type = type;
    }
    
    @Override
    public void use(User user) {
        System.out.println("网站的发布形式为：" + type + user.getName() + "正在使用");
    }
}

// 网站工厂类，根据需求返回一个网站
public class WebSiteFactory {
    // 集合，充当池的作用
    private HashMap<String, ConcreteWebSite> pool = new HashMap<>();
    
    // 根据网站的类型，返回一个网站，如果没有就创建一个网站，并放入到池中并返回
    public WebSite getWebSiteCategory(String type) {
        if(!pool.containsKey(type)) {
            // 就创建一个网站，并放入到池中
            pool.put(type, new ConcreteWebSite(type));
        }
        return pool.get(type);
    }
    
    // 获取网站分类的总数
    public int getWebSiteCount() {
        return pool.size();
    }
}

4、享元模式在JDK-Integer的分析

1）Integer中的享元模式，valueOf()方法

2）代码分析+Debug源码

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        Integer i1 = 127;
        Integer i2 = 127;
        
        System.out.println("i1和i2对象是否是同一个对象？" + (i1 == i2));
        
        Integer i3 = 128;
        Integer i4 = 128;
        
        System.out.println("i3和i4对象是否是同一个对象？" + (i3 == i4));
    }
}