# 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。
- Introduction
- 基礎知識
- 設計模式概述
- 從招式與內功談起——設計模式概述(一)
- 從招式與內功談起——設計模式概述(二)
- 從招式與內功談起——設計模式概述(三)
- 面向對象設計原則
- 面向對象設計原則之單一職責原則
- 面向對象設計原則之開閉原則
- 面向對象設計原則之里氏代換原則
- 面向對象設計原則之依賴倒轉原則
- 面向對象設計原則之接口隔離原則
- 面向對象設計原則之合成復用原則
- 面向對象設計原則之迪米特法則
- 六個創建型模式
- 簡單工廠模式-Simple Factory Pattern
- 工廠三兄弟之簡單工廠模式(一)
- 工廠三兄弟之簡單工廠模式(二)
- 工廠三兄弟之簡單工廠模式(三)
- 工廠三兄弟之簡單工廠模式(四)
- 工廠方法模式-Factory Method Pattern
- 工廠三兄弟之工廠方法模式(一)
- 工廠三兄弟之工廠方法模式(二)
- 工廠三兄弟之工廠方法模式(三)
- 工廠三兄弟之工廠方法模式(四)
- 抽象工廠模式-Abstract Factory Pattern
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(一)
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(二)
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(三)
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(四)
- 工廠三兄弟之抽象工廠模式(五)
- 單例模式-Singleton Pattern
- 確保對象的唯一性——單例模式 (一)
- 確保對象的唯一性——單例模式 (二)
- 確保對象的唯一性——單例模式 (三)
- 確保對象的唯一性——單例模式 (四)
- 確保對象的唯一性——單例模式 (五)
- 原型模式-Prototype Pattern
- 對象的克隆——原型模式(一)
- 對象的克隆——原型模式(二)
- 對象的克隆——原型模式(三)
- 對象的克隆——原型模式(四)
- 建造者模式-Builder Pattern
- 復雜對象的組裝與創建——建造者模式(一)
- 復雜對象的組裝與創建——建造者模式(二)
- 復雜對象的組裝與創建——建造者模式(三)
- 七個結構型模式
- 適配器模式-Adapter Pattern
- 不兼容結構的協調——適配器模式(一)
- 不兼容結構的協調——適配器模式(二)
- 不兼容結構的協調——適配器模式(三)
- 不兼容結構的協調——適配器模式(四)
- 橋接模式-Bridge Pattern
- 處理多維度變化——橋接模式(一)
- 處理多維度變化——橋接模式(二)
- 處理多維度變化——橋接模式(三)
- 處理多維度變化——橋接模式(四)
- 組合模式-Composite Pattern
- 樹形結構的處理——組合模式(一)
- 樹形結構的處理——組合模式(二)
- 樹形結構的處理——組合模式(三)
- 樹形結構的處理——組合模式(四)
- 樹形結構的處理——組合模式(五)
- 裝飾模式-Decorator Pattern
- 擴展系統功能——裝飾模式(一)
- 擴展系統功能——裝飾模式(二)
- 擴展系統功能——裝飾模式(三)
- 擴展系統功能——裝飾模式(四)
- 外觀模式-Facade Pattern
- 深入淺出外觀模式(一)
- 深入淺出外觀模式(二)
- 深入淺出外觀模式(三)
- 享元模式-Flyweight Pattern
- 實現對象的復用——享元模式(一)
- 實現對象的復用——享元模式(二)
- 實現對象的復用——享元模式(三)
- 實現對象的復用——享元模式(四)
- 實現對象的復用——享元模式(五)
- 代理模式-Proxy Pattern
- 設計模式之代理模式(一)
- 設計模式之代理模式(二)
- 設計模式之代理模式(三)
- 設計模式之代理模式(四)
- 十一個行為型模式
- 職責鏈模式-Chain of Responsibility Pattern
- 請求的鏈式處理——職責鏈模式(一)
- 請求的鏈式處理——職責鏈模式(二)
- 請求的鏈式處理——職責鏈模式(三)
- 請求的鏈式處理——職責鏈模式(四)
- 命令模式-Command Pattern
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(一)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(二)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(三)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(四)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(五)
- 請求發送者與接收者解耦——命令模式(六)
- 解釋器模式-Interpreter Pattern
- 自定義語言的實現——解釋器模式(一)
- 自定義語言的實現——解釋器模式(二)
- 自定義語言的實現——解釋器模式(三)
- 自定義語言的實現——解釋器模式(四)
- 自定義語言的實現——解釋器模式(五)
- 自定義語言的實現——解釋器模式(六)
- 迭代器模式-Iterator Pattern
- 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式(一)
- 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式(二)
- 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式(三)
- 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式(四)
- 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式(五)
- 遍歷聚合對象中的元素——迭代器模式(六)
- 中介者模式-Mediator Pattern
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(一)
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(二)
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(三)
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(四)
- 協調多個對象之間的交互——中介者模式(五)
- 備忘錄模式-Memento Pattern
- 撤銷功能的實現——備忘錄模式(一)
- 撤銷功能的實現——備忘錄模式(二)
- 撤銷功能的實現——備忘錄模式(三)
- 撤銷功能的實現——備忘錄模式(四)
- 撤銷功能的實現——備忘錄模式(五)
- 觀察者模式-Observer Pattern
- 對象間的聯動——觀察者模式(一)
- 對象間的聯動——觀察者模式(二)
- 對象間的聯動——觀察者模式(三)
- 對象間的聯動——觀察者模式(四)
- 對象間的聯動——觀察者模式(五)
- 對象間的聯動——觀察者模式(六)
- 狀態模式-State Pattern
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(一)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(二)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(三)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(四)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(五)
- 處理對象的多種狀態及其相互轉換——狀態模式(六)
- 策略模式-Strategy Pattern
- 算法的封裝與切換——策略模式(一)
- 算法的封裝與切換——策略模式(二)
- 算法的封裝與切換——策略模式(三)
- 算法的封裝與切換——策略模式(四)
- 模板方法模式-Template Method Pattern
- 模板方法模式深度解析(一)
- 模板方法模式深度解析(二)
- 模板方法模式深度解析(三)
- 訪問者模式-Visitor Pattern
- 操作復雜對象結構——訪問者模式(一)
- 操作復雜對象結構——訪問者模式(二)
- 操作復雜對象結構——訪問者模式(三)
- 操作復雜對象結構——訪問者模式(四)
- 設計模式趣味學習(復習)
- 設計模式與足球(一)
- 設計模式與足球(二)
- 設計模式與足球(三)
- 設計模式與足球(四)
- 設計模式綜合應用實例
- 多人聯機射擊游戲
- 多人聯機射擊游戲中的設計模式應用(一)
- 多人聯機射擊游戲中的設計模式應用(二)
- 數據庫同步系統
- 設計模式綜合實例分析之數據庫同步系統(一)
- 設計模式綜合實例分析之數據庫同步系統(二)
- 設計模式綜合實例分析之數據庫同步系統(三)