Java 设计模式之享元模式（Flyweight Pattern）
享元模式（Flyweight Pattern） 是一种 结构型设计模式，旨在通过共享对象来有效支持大量细粒度对象的复用，从而减少内存占用和提高性能。其核心是 分离内部状态（可共享）与外部状态（不可共享），适用于存在大量重复对象且对象的大部分状态可以外部化的场景。
1. 核心角色
| 角色 | 说明 |
|---|---|
| 享元接口（Flyweight） | 定义对象的方法，通常包含接收外部状态的操作。 |
| 具体享元类（Concrete Flyweight） | 实现享元接口，存储内部状态（可共享部分）。 |
| 享元工厂（Flyweight Factory） | 管理享元对象池，确保相同内部状态的对象唯一。 |
| 客户端（Client） | 维护外部状态，通过享元工厂获取对象并传递外部状态。 |
2. 代码示例：图形编辑器中的树对象
假设需要绘制大量树（Tree）对象，树的类型（名称、颜色）可共享，位置和年龄为外部状态。
步骤1：定义享元接口
步骤2：实现具体享元类
步骤3：实现享元工厂
步骤4：客户端使用
输出结果
3. 享元模式类图
4. 享元模式优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 减少内存占用，提升性能。 | 增加系统复杂度（需分离内外部状态）。 |
| 支持大量细粒度对象的高效管理。 | 线程安全问题需额外处理（如工厂类）。 |
5. 内部状态 vs. 外部状态
| 状态类型 | 说明 |
|---|---|
| 内部状态（Intrinsic） | 对象可共享的部分，独立于使用场景（如树的类型、颜色）。 |
| 外部状态（Extrinsic） | 对象不可共享的部分，随上下文变化（如树的位置、年龄）。 |
6. 实际应用场景
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文本编辑器
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内部状态：字符的字体、颜色、大小。
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外部状态：字符在文档中的位置。
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游戏开发
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内部状态：子弹类型、纹理。
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外部状态：子弹的位置、速度。
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Java 字符串池
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String类的常量池是享元模式的典型实现，相同字面量的字符串对象被复用。
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7. 享元模式 vs. 其他模式
| 模式 | 区别 |
|---|---|
| 单例模式 | 单例确保全局唯一实例；享元允许存在多个实例，但相同内部状态的实例被共享。 |
| 对象池模式 | 对象池复用对象生命周期；享元复用对象内部状态。 |
8. 总结
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核心思想：通过共享内部状态减少对象数量，外部状态由客户端传递。
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关键实现：享元工厂管理共享对象池，确保唯一性。
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适用场景：存在大量相似对象且内存占用是瓶颈时优先考虑。