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Java结构型模式---享元模式

news 2025/7/14 5:34:53

享元模式基础概念

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，其核心思想是通过共享对象来减少内存使用和提高性能。该模式通过将对象的状态分为内部状态（可共享的不变部分）和外部状态（不可共享的变化部分），并缓存已创建的对象，从而避免重复创建相同的对象。

享元模式的核心组件

抽象享元角色（Flyweight） - 定义共享对象的接口，声明处理外部状态的方法
具体享元角色（ConcreteFlyweight） - 实现抽象享元接口，包含内部状态并处理外部状态
享元工厂角色（FlyweightFactory） - 负责创建和管理享元对象，确保合理共享
客户端角色（Client） - 通过享元工厂获取享元对象，并设置外部状态

享元模式的实现

下面通过一个文本格式化的例子展示享元模式的实现：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;// 抽象享元角色 - 字符样式
interface CharacterStyle {void apply(String character, int position);
}// 具体享元角色 - 字体样式
class FontStyle implements CharacterStyle {private final String fontFamily;  // 内部状态：字体private final int fontSize;       // 内部状态：字号private final boolean isBold;     // 内部状态：是否加粗public FontStyle(String fontFamily, int fontSize, boolean isBold) {this.fontFamily = fontFamily;this.fontSize = fontSize;this.isBold = isBold;}@Overridepublic void apply(String character, int position) {// 应用样式到字符（实际场景中可能是渲染逻辑）System.out.printf("Position %d: Character '%s' with style [%s, %dpt, %s]%n",position, character, fontFamily, fontSize, isBold ? "Bold" : "Regular");}// 用于享元工厂的缓存键@Overridepublic int hashCode() {return (fontFamily + fontSize + isBold).hashCode();}@Overridepublic boolean equals(Object obj) {if (this == obj) return true;if (obj == null || getClass() != obj.getClass()) return false;FontStyle other = (FontStyle) obj;return fontFamily.equals(other.fontFamily) &&fontSize == other.fontSize &&isBold == other.isBold;}
}// 享元工厂角色 - 字体样式工厂
class FontStyleFactory {private static final Map<FontStyle, FontStyle> styleCache = new HashMap<>();public static FontStyle getStyle(String fontFamily, int fontSize, boolean isBold) {FontStyle key = new FontStyle(fontFamily, fontSize, isBold);// 从缓存中获取，不存在则创建并缓存return styleCache.computeIfAbsent(key, k -> {System.out.println("Creating new font style: " + fontFamily + ", " + fontSize + ", " + (isBold ? "Bold" : "Regular"));return new FontStyle(fontFamily, fontSize, isBold);});}
}// 客户端代码
public class FlyweightPatternClient {public static void main(String[] args) {// 创建文本String text = "Hello, World!";// 应用不同样式到文本中的字符for (int i = 0; i < text.length(); i++) {char c = text.charAt(i);boolean isBold = i % 2 == 0;  // 偶数位置加粗// 通过享元工厂获取样式（内部状态）FontStyle style = FontStyleFactory.getStyle("Arial", 12, isBold);// 应用样式到字符（外部状态）style.apply(String.valueOf(c), i);}// 验证共享效果FontStyle style1 = FontStyleFactory.getStyle("Arial", 12, true);FontStyle style2 = FontStyleFactory.getStyle("Arial", 12, true);System.out.println("\nAre style1 and style2 the same instance? " + (style1 == style2));}
}