设计模式（22）享元模式

享元模式是结构型设计模式之一，是对对象池的一种实现。就像它的名字一样，共享对象，避免重复的创建。我们常用的String 就是使用了共享模式，所以String类型的对象创建后就不可改变，如果当两个String对象所包含的内容相同时，JVM只创建一个String对象对应这两个不同的对象引用。

定义

采用一个共享来避免大量拥有相同内容对象的开销。使用享元模式可有效支持大量的细粒度对象。

使用场景

（1）系统中存在大量的相似对象。
（2）细粒度的对象都具备较接近的外部状态，而且内部状态与环境不关，也就是说对象没有特定身份。
（3）需要缓冲池的场景。

PS：内部状态与外部状态：在享元对象内部并且不会随着环境改变而改变的共享部分，可以称之为享元对象的内部状态，反之随着环境改变而改变的，不可共享的状态称之为外部状态。

UML类图

享元模式分为单纯享元模式和复合享元模式

（1）Flyweight：享元对象抽象基类或者接口。
（2）ConcreateFlyweight：具体的享元对象，如果有内部状态的话，必须负责为内部状态提供存储空间。
（3）UnsharadConcreateFlyweight：复合享元角色所代表的对象是不可以共享的，并且可以分解成为多个单纯享元对象的组合。单纯享元模式没有此项，这也是两者在结构上的区别。
（4）FlyweightFactoiy：享元工厂，负责管理享元对象池和创建享元对象。
（5）Client：维护对所有享元对象的引用，而且还需要存储对应的外蕴状态。

简单实现

情景：过年买火车票的时候，我们需要查询车票的情况，那么如果每次查询车票时都创建一个结果，那么必然会大量的创建出许多重复的对象，频繁的去销毁他们，使得GC任务繁重。那么这时我们可以使用享元模式，将这些对象缓存起来，查询时优先使用缓存，没有缓存在重新创建。

首先是Ticket接口（Flyweight）：

public interface Ticket {

    public void showTicketInfo(String bunk);

}

TrainTicket具体实现类（ConcreateFlyweight）：

//火车票
public class TrainTicket implements Ticket{

    public String from; // 始发地
    public String to; // 目的地
    public String bunk; //铺位
    public int price; //价格

    public TrainTicket(String from, String to) {
        this.from = from;
        this.to = to;
    }

    @Override
    public void showTicketInfo(String bunk) {
        price = new Random().nextInt(300);
        System.out.println("购买 从 " + from + " 到 " + to + "的" + bunk + "火车票" + ", 价格：" + price);
    }

}

TicketFactory 管理查询火车票（FlyweightFactoiy）:

public class TicketFactory {
    static Map<String, Ticket> sTicketMap = new ConcurrentHashMap<String, Ticket>(); 

    public static Ticket getTicket(String from ,String to){
        String key = from + "-" + to;
        if(sTicketMap.containsKey(key)){
            System.out.println("使用缓存 ==> " + key);
            return sTicketMap.get(key);
        }else{
            System.out.println("创建对象 ==> " + key);
            Ticket ticket = new TrainTicket(from, to);
            sTicketMap.put(key, ticket);
            return ticket;
        }

    }
}

查询：

final class Client {
    public static void main(String[] args) {
        Ticket ticket01 = TicketFactory.getTicket("北京", "青岛");
        ticket01.showTicketInfo("上铺");

        Ticket ticket02 = TicketFactory.getTicket("北京", "青岛");
        ticket02.showTicketInfo("下铺");

        Ticket ticket03 = TicketFactory.getTicket("北京", "西安");
        ticket03.showTicketInfo("坐票");
    }
}

结果

创建对象 ==> 北京-青岛
购买 从 北京 到 青岛的上铺火车票, 价格：71
使用缓存 ==> 北京-青岛
购买 从 北京 到 青岛的下铺火车票, 价格：32
创建对象 ==> 北京-西安
购买 从 北京 到 西安的坐票火车票, 价格：246

Android源码中的实现

• Message

因为Android是事件驱动的，因此如果通过new创建Message就会创建大量的Message对象，导致内存占用率高，频繁GC等问题。那么Message就采用了享元模式。
Message通过next成员变量保有对下一个Message的引用，最后一个可用Message的next则为空。从而构成了一个Message链表。Message Pool就通过该链表的表头管理着所有闲置的Message，一个Message在使用完后可以通过recycle()方法进入Message Pool，并在需要时通过obtain静态方法从Message Pool获取。Message承担了享元模式中3个元素的职责，即是Flyweight抽象，又是ConcreateFlyweight角色，同时又承担了FlyweightFactoiy管理对象池的职责。

所以使用Message推荐obtain()，不要去new了。

//1 使用new Message()  
//Message mess = new Message();  

//2 使用Message.obtain()  
Message mess = Message.obtain();  
mess.what = 1;  

//Message mess = mHandler.obtainMessage(1);  与上两行的代码一样，可以参考源码查看  
mHandler.sendMessage(mess);

总结

• 优点

（1）大大减少应用程序创建的对象，降低程序内存的占用，增强程序的性能。
（2）使用享元模式，可以让享元对象可以在不同的环境中被共享。

• 缺点

（1）使得系统更加复杂。为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，这使得程序的逻辑复杂化。
（2）享元模式将需、享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长。