享元模式整理

享元模式整理 一、概念

如果在一个系统中存在多个相同的对象，那么只需要共享一份对象的拷贝,而不必为每一次使用都创建新的对象。目的是提高系统性能。

上面的概念乍一听好像单例模式其实不是，单例模式只保存一个对象，但是这里可以有很多个不同对象，但是每个对象只有一个实例而已。也就是说享元模式使用了单例模式。

例子解释

张三去借书，然后阅读完了还回去了，过一段时间发现还是不懂，又去借了同样的书，但是这本书其实和上一次借的书是同一本。李四也去借书，发现书架上没有，就去图书管理员那边拿出来了一本全新的书。这就是享元模式。
享元模式的主要角色由享元工厂、抽象享元、具体享元类几部分组成。
我们使用这个例子以类图的角度来观察一下：

从上面这个例子我们可以看到，这里其实有四个角色：

（1）享元工厂（Llibrary）：

用于创建具体享元类，维护相同的享元对象。当请求对象已经存在时，直接返回对象，不存在时，在创建对象。在例子中的解释就是图书馆，保存了所有的书，当学生借书时，有就拿走，没有买一本新书。这里面其实是使用了单例模式的。

（2）抽象享元（Book）：

定义需要共享的对象业务接口。享元类被创建出来总是为了实现某些特定的业务逻辑.

（3）具体享元（ConcreteBook）：

实现抽象享元类的接口，完成某一具体逻辑。在这里表示可以被借出。

在这里享元工厂是享元模式的核心，它需要确保系统可以共享相同的对象。它会维护一个对象列表，当我们想要获取享元类时，如果请求的享元类已经被创建，则直接返回已有的享元类：若没有，则创建一个新的享元对象，并将它加入到维护队列中。

二、代码实现 第一步：定义抽象享元类（Book）

public abstract class Book {
	//借书的学生姓名
	//内部状态
    private String stuName;
    //外部状态
    public String name;`

    public Book(String name){
        this.name = name;
    }
    
    public abstract void borrow();

    public String getStuName() {
        return stuName;
    }

    public void setStuName(String stuName) {
        this.stuName = stuName;
    }
}

第二步：定义具体享元类（ConcreteBook）

public class ConcreteBook extends Book {
    //被借出的书名
    public ConcreteBook(String name){
        super(name);
    }

    @Override
    public void borrow() {
        System.out.println(getStuName()+"借了一本书名为："+this.name);
    }
}

第三步：享元工厂（Llibrary）

public class Library {

    //图书馆维护一个图书列表
    private Map bookPools = new HashMap<>();

    private static Library factory = new Library();
    //图书馆只有一个
    public static Library getInstance(){
        return factory;
    }

    //图书馆外借图书
    public Book libToBorrow(String bookName){
        Book order = null;
        //如果书架有书，直接借出
        if (bookPools.containsKey(bookName)){
            order = bookPools.get(bookName);
        }
        //如果没有,那就拿本新书
        else{
            //根据外部状态创建享元对象
            order = new ConcreteBook(bookName);
            //放到池中
            bookPools.put(bookName,order);
        }
        return order;
    }

    //书架上书的数量
    public int getAllBookSize(){
        return bookPools.size();
    }
}

第四步：模拟学生去借书

public class Student {


    //图书馆书架上的书
    private static List books = new ArrayList();
    private static Library library;

    public static void main(String[] args) {

        library = Library.getInstance();
        studentBorrow("java编程思想");
        studentBorrow("java核心卷一");
        studentBorrow("java从入门到精通");
        //把每一本书借出去
        for (Book book : books) {
            book.setStuName("张三");
            book.borrow();
        }
        System.out.println("后两本没学会，又借了一次 ");
        studentBorrow("java核心卷一");
        studentBorrow("java从入门到精通");
        Book java核心卷一 = library.libToBorrow("java核心卷一");
        java核心卷一.setStuName("张三");
        java核心卷一.borrow();
        Book java从入门到精通 = library.libToBorrow("java从入门到精通");
        java从入门到精通.borrow();

        //王五去借书
        studentBorrow("java核心卷一");
        Book java核心卷一2 = library.libToBorrow("java核心卷一");
        java核心卷一2.setStuName("王五");
        java核心卷一2.borrow();
        //输出一些学生一共借多少本书
        System.out.println("学生一共借了 " + books.size() + " 本书! ");
        //输出一下图书馆一共借出多少本书
        System.out.println("图书馆实际借出" + library.getAllBookSize() + " 本书");
    }


    private static void studentBorrow(String bookName){
        books.add(library.libToBorrow(bookName));
    }
}

在上面其实学生一共借了5次书，但是有两本是重复的，所以对于图书馆来说，其实是借出去了三本书。
输出结果：
图书馆借出一本书，书名为：java编程思想
图书馆借出一本书，书名为：java核心卷一
图书馆借出一本书，书名为：java从入门到精通
后两本没学会，又借了一次
图书馆借出一本书，书名为：java核心卷一
图书馆借出一本书，书名为：java从入门到精通
学生一共借了 5 本书!
图书馆实际借出3 本书

三、享元模式在java中的体现

1.String中的intern()方法

public static void main(String[] args) {
        String str1 = "和谐";
        String str2 = "社会";
        String str3 = "和谐社会";
        String str4;
        str4 = str1 + str2;
        System.out.println(str3 == str4);
//        如果是String的对象池中有该类型的值，则直接返回对象池中的对象
        str4 = (str1 + str2).intern();
        System.out.println(str3 == str4);
    }
输出结果：false true

2.Integer中的vauleOf()方法
Integer中的缓存数据cache

        Integer i1 = Integer.valueOf(99);
        Integer i2 = Integer.valueOf(99);
        System.out.println(i1==i2);
        Integer i3 = Integer.valueOf(128);
        Integer i4 = Integer.valueOf(128);
        System.out.println(i3==i4);
输出结果：true false

四、享元模式特点 1、优点

（1）节省内存空间，对于可重复的对象只会被创建一次，对象比较多时，就会极大的节省空间。
（2）提高效率，由于创建对象的数量减少，所以对系统内存的需求也减小，使得速度更快，效率更高。

2、缺点

提高了系统复杂性，需要分离出外部状态（k）和内部状态(v)，而且外部状态具有固化特性，不应该随内部状态改变而改变，否则导致系统的逻辑混乱，为了使对象可以共享，需要将一些不能共享的状态外部化，这将增加程序的复杂性。

● 内部状态
内部状态是对象可共享出来的信息，存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变，如我们例子中的stuName，它们可以作为一个对象的动态附加信息，不必直接储存在具体某个对象中，属于可以共享的部分。
● 外部状态
外部状态是对象得以依赖的一个标记，是随环境改变而改变的、不可以共享的状态，如我们例子中的书名name，它是一批对象的统一标识，是唯一的一个索引值。

3、享元模式与单例模式的区别

（1）享元设计模式是一个类有很多对象，而单例是一个类仅一个对象。
（2）享元模式是为了节约内存空间，提升程序性能，而单例模式则主要是出于共享状态的目的。