实现对象的复用——享元模式（一）

小咪咪 2022-06-05 03:38 113阅读 0赞

当前咱们国家正在大力倡导构建和谐社会，其中一个很重要的组成部分就是建设资源节约型社会，“浪费可耻，节俭光荣”。在软件系统中，有时候也会存在资源浪费的情况，例如在计算机内存中存储了多个完全相同或者非常相似的对象，如果这些对象的数量太多将导致系统运行代价过高，内存属于计算机的“稀缺资源”，不应该用来“随便浪费”，那么是否存在一种技术可以用于节约内存使用空间，实现对这些相同或者相似对象的共享访问呢？答案是肯定，这种技术就是我们本章将要学习的享元模式。

## 14.1 围棋棋子的设计 ##

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; background:rgb(247,247,247); color:rgb(69,69,69); font-family:&quot;PingFang SC&quot;,&quot;Microsoft YaHei&quot;,SimHei,Arial,SimSun; font-size:16px; width:667px; height:86px"> 
 <tbody style=""> 
  <tr style=""> 
   <td style=""> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px"><span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; Sunny</span>软件公司欲开发一个围棋软件，其界面效果如图<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">14-1</span>所示：</span></p> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style="margin:0px; padding:0px; font-size:16px"><img alt="" src="https://img-my.csdn.net/uploads/201206/15/1339770306_7979.jpg" width="478" height="528" style="border:0px; vertical-align:middle; outline:none; max-width:100%; width:526px; height:521px"></span></p> <p style="margin-top:0px; margin-bottom:0px; padding-top:0px; padding-bottom:0px; word-wrap:break-word; word-break:normal"> <span style=""><span style="margin:0px; padding:0px; font-weight:normal">图<span style="margin:0px; padding:0px; font-family:&quot;Times New Roman&quot;">14-1&nbsp;</span>围棋软件界面效果图</span></span></p> </td> 
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Sunny软件公司开发人员通过对围棋软件进行分析，发现在围棋棋盘中包含大量的黑子和白子，它们的形状、大小都一模一样，只是出现的位置不同而已。如果将每一个棋子都作为一个独立的对象存储在内存中，将导致该围棋软件在运行时所需内存空间较大，如何降低运行代价、提高系统性能是Sunny公司开发人员需要解决的一个问题。为了解决这个问题，Sunny公司开发人员决定使用享元模式来设计该围棋软件的棋子对象，那么享元模式是如何实现节约内存进而提高系统性能的呢？别着急，下面让我们正式进入享元模式的学习。

## 14.2 享元模式概述 ##

当一个软件系统在运行时产生的对象数量太多，将导致运行代价过高，带来系统性能下降等问题。例如在一个文本字符串中存在很多重复的字符，如果每一个字符都用一个单独的对象来表示，将会占用较多的内存空间，那么我们如何去避免系统中出现大量相同或相似的对象，同时又不影响客户端程序通过面向对象的方式对这些对象进行操作？享元模式正为解决这一类问题而诞生。享元模式通过共享技术实现相同或相似对象的重用，在逻辑上每一个出现的字符都有一个对象与之对应，然而在物理上它们却共享同一个享元对象，这个对象可以出现在一个字符串的不同地方，相同的字符对象都指向同一个实例，在享元模式中，存储这些共享实例对象的地方称为享元池(Flyweight Pool)。我们可以针对每一个不同的字符创建一个享元对象，将其放在享元池中，需要时再从享元池取出。如图14-2所示：

![1339770315_9635.jpg][]

图14-2 字符享元对象示意图

享元模式以共享的方式高效地支持大量细粒度对象的重用，享元对象能做到共享的关键是区分了内部状态(Intrinsic State)和外部状态(Extrinsic State)。下面将对享元的内部状态和外部状态进行简单的介绍：

(1)  内部状态是存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变的状态，内部状态可以共享。如字符的内容，不会随外部环境的变化而变化，无论在任何环境下字符“a”始终是“a”，都不会变成“b”。

(2)  外部状态是随环境改变而改变的、不可以共享的状态。享元对象的外部状态通常由客户端保存，并在享元对象被创建之后，需要使用的时候再传入到享元对象内部。一个外部状态与另一个外部状态之间是相互独立的。如字符的颜色，可以在不同的地方有不同的颜色，例如有的“a”是红色的，有的“a”是绿色的，字符的大小也是如此，有的“a”是五号字，有的“a”是四号字。而且字符的颜色和大小是两个独立的外部状态，它们可以独立变化，相互之间没有影响，客户端可以在使用时将外部状态注入享元对象中。

正因为区分了内部状态和外部状态，我们可以将具有相同内部状态的对象存储在享元池中，享元池中的对象是可以实现共享的，需要的时候就将对象从享元池中取出，实现对象的复用。通过向取出的对象注入不同的外部状态，可以得到一系列相似的对象，而这些对象在内存中实际上只存储一份。

享元模式定义如下：

<table style="border-collapse:collapse; border-spacing:0px; max-width:100%; background:rgb(231,239,249); color:rgb(69,69,69); font-family:&quot;PingFang SC&quot;,&quot;Microsoft YaHei&quot;,SimHei,Arial,SimSun; font-size:16px"> 
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  </tr> 
 </tbody> 
</table>

【作者：刘伟  [http://blog.csdn.net/lovelion][http_blog.csdn.net_lovelion]】

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