# 實現對象的復用——享元模式（一） 當前咱們國家正在大力倡導構建和諧社會，其中一個很重要的組成部分就是建設資源節約型社會，“浪費可恥，節儉光榮”。在軟件系統中，有時候也會存在資源浪費的情況，例如在計算機內存中存儲了多個完全相同或者非常相似的對象，如果這些對象的數量太多將導致系統運行代價過高，內存屬于計算機的“稀缺資源”，不應該用來“隨便浪費”，那么是否存在一種技術可以用于節約內存使用空間，實現對這些相同或者相似對象的共享訪問呢？答案是肯定，這種技術就是我們本章將要學習的享元模式。 14.1 圍棋棋子的設計 Sunny軟件公司欲開發一個圍棋軟件，其界面效果如圖14-1所示：  圖14-1 圍棋軟件界面效果圖 Sunny軟件公司開發人員通過對圍棋軟件進行分析，發現在圍棋棋盤中包含大量的黑子和白子，它們的形狀、大小都一模一樣，只是出現的位置不同而已。如果將每一個棋子都作為一個獨立的對象存儲在內存中，將導致該圍棋軟件在運行時所需內存空間較大，如何降低運行代價、提高系統性能是Sunny公司開發人員需要解決的一個問題。為了解決這個問題，Sunny公司開發人員決定使用享元模式來設計該圍棋軟件的棋子對象，那么享元模式是如何實現節約內存進而提高系統性能的呢？別著急，下面讓我們正式進入享元模式的學習。 14.2 享元模式概述 當一個軟件系統在運行時產生的對象數量太多，將導致運行代價過高，帶來系統性能下降等問題。例如在一個文本字符串中存在很多重復的字符，如果每一個字符都用一個單獨的對象來表示，將會占用較多的內存空間，那么我們如何去避免系統中出現大量相同或相似的對象，同時又不影響客戶端程序通過面向對象的方式對這些對象進行操作？享元模式正為解決這一類問題而誕生。享元模式通過共享技術實現相同或相似對象的重用，在邏輯上每一個出現的字符都有一個對象與之對應，然而在物理上它們卻共享同一個享元對象，這個對象可以出現在一個字符串的不同地方，相同的字符對象都指向同一個實例，在享元模式中，存儲這些共享實例對象的地方稱為享元池(Flyweight Pool)。我們可以針對每一個不同的字符創建一個享元對象，將其放在享元池中，需要時再從享元池取出。如圖14-2所示：  圖14-2 字符享元對象示意圖 享元模式以共享的方式高效地支持大量細粒度對象的重用，享元對象能做到共享的關鍵是區分了內部狀態(Intrinsic State)和外部狀態(Extrinsic State)。下面將對享元的內部狀態和外部狀態進行簡單的介紹： (1) 內部狀態是存儲在享元對象內部并且不會隨環境改變而改變的狀態，內部狀態可以共享。如字符的內容，不會隨外部環境的變化而變化，無論在任何環境下字符“a”始終是“a”，都不會變成“b”。 (2) 外部狀態是隨環境改變而改變的、不可以共享的狀態。享元對象的外部狀態通常由客戶端保存，并在享元對象被創建之后，需要使用的時候再傳入到享元對象內部。一個外部狀態與另一個外部狀態之間是相互獨立的。如字符的顏色，可以在不同的地方有不同的顏色，例如有的“a”是紅色的，有的“a”是綠色的，字符的大小也是如此，有的“a”是五號字，有的“a”是四號字。而且字符的顏色和大小是兩個獨立的外部狀態，它們可以獨立變化，相互之間沒有影響，客戶端可以在使用時將外部狀態注入享元對象中。 正因為區分了內部狀態和外部狀態，我們可以將具有相同內部狀態的對象存儲在享元池中，享元池中的對象是可以實現共享的，需要的時候就將對象從享元池中取出，實現對象的復用。通過向取出的對象注入不同的外部狀態，可以得到一系列相似的對象，而這些對象在內存中實際上只存儲一份。 享元模式定義如下： > 享元模式(Flyweight Pattern)：運用共享技術有效地支持大量細粒度對象的復用。系統只使用少量的對象，而這些對象都很相似，狀態變化很小，可以實現對象的多次復用。由于享元模式要求能夠共享的對象必須是細粒度對象，因此它又稱為輕量級模式，它是一種對象結構型模式。