什么是享元模式？享元模式案例教程

享元模式是一种结构型设计模式，通过共享技术复用大量细粒度对象，减少内存占用并提高性能。 其核心在于区分对象的内部状态（可共享）和外部状态（不可共享），并通过工厂管理共享对象。

1. 抽象享元角色（Flyweight）

   定义共享对象的公共接口（如AbstractBox），声明内部状态和外部状态的操作方法。

2. 具体享元角色（Concrete Flyweight）

   实现抽象接口，存储内部状态（如IBox、LBox等具体形状类）。

3. 非享元角色（Unsharable Flyweight）

   不需要共享的子类（案例中未涉及，但可用于扩展非共享属性）。

4. 享元工厂（Flyweight Factory）

   管理享元对象池（如BoxFactory），通过单例模式确保唯一性，按需提供共享对象。

• 每个俄罗斯方块有形状（内部状态）和颜色（外部状态）。
• 若为每种形状和颜色组合创建独立对象，会导致内存浪费（如7种形状×10种颜色=70个对象）。

• 内部状态：方块形状（I、L、O等），通过具体享元类实现并共享。
• 外部状态：颜色（红、蓝等），由客户端动态传入，不存储在享元对象中。

1. 抽象享元类定义共性行为（如显示形状和颜色）：

   public abstract class AbstractBox { public abstract String getShape(); public void display(String color) { System.out.println("方块形状：" + getShape() + " 颜色：" + color); }}

2. 具体享元类实现不同形状（I、L、O）：

   public class IBox extends AbstractBox { @Override public String getShape() { return "I"; }}public class LBox extends AbstractBox { @Override public String getShape() { return "L"; }}

3. 享元工厂使用单例模式管理对象池，避免重复创建：

   public class BoxFactory { private static HashMap<String, AbstractBox> map; private BoxFactory() { map = new HashMap<>(); map.put("I", new IBox()); map.put("L", new LBox()); map.put("O", new OBox()); } public static BoxFactory getInstance() { return SingletonHolder.INSTANCE; } private static class SingletonHolder { private static final BoxFactory INSTANCE = new BoxFactory(); } public AbstractBox getBox(String key) { return map.get(key); }}

4. 客户端调用通过工厂获取共享对象，并动态设置颜色（外部状态）：

   public class Client { public static void main(String[] args) { BoxFactory factory = BoxFactory.getInstance(); AbstractBox box1 = factory.getBox("I"); box1.display("红色"); // 输出：方块形状：I 颜色：红色 AbstractBox box2 = factory.getBox("L"); box2.display("蓝色"); // 输出：方块形状：L 颜色：蓝色 }}

1. 减少内存占用

   仅存储内部状态的对象（如7种形状）被复用，而非为每种颜色创建新对象。

2. 提升性能

   避免频繁创建和销毁相似对象，适合游戏、文本编辑器等场景。

3. 分离变与不变

   内部状态（不变）与外部状态（可变）解耦，增强灵活性。

• 系统存在大量相似对象（如棋盘中的棋子、图形编辑器中的符号）。
• 对象内部状态可共享，外部状态可通过参数动态传入。
• 需要频繁创建/销毁对象的场景（如游戏开发、缓存管理）。

享元模式通过共享对象池优化内存使用，尤其适合细粒度对象的复用。在俄罗斯方块案例中，形状作为内部状态被共享，颜色作为外部状态动态传递，显著减少了对象数量。理解内部/外部状态的区分是应用享元模式的关键。