享元模式是什么？

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型的设计模式，它的思想是摒弃在每个对象中保存所有数据的方式，通过共享多个对象共有的相同状态，使我们能够在有限的内存容量中更快地载入更多的对象。
相信大家都玩过超级马里奥这款游戏，游戏中马里奥的冒险之旅会碰到各种怪物的干扰，一旦马里奥被这些怪物碰触到，游戏就以失败结束了。游戏中会出现大量的怪物，每出现一个怪物时，我们就得创建一个对象来表示。游戏画面在渲染怪物时，得将表示该怪物的图片加载内存中，这个过程不仅耗时也很耗内存。
对于同一种怪物，比如蘑菇怪，渲染它们的图片是一样的并且是不会改变的。这种只能读取但不能修改的常量属性，我们称之为内在状态。而值会变化的属性，则称之为外在状态，比如怪物的坐标，它会随着怪物移动而变化。所以，我们其实可以将一个对象分成两个部分，包含内在状态的部分，以及包含外在状态的部分。仅包含内在状态的部分称之为享元。
为了能方便地维护各种享元对象，我们可以创建一个缓存池来管理已有的享元对象。当要获取一个享元对象时，先从缓存池中查找，如果找到了，就将其返回；如果找不到，则新建一个享元对象，并将其添加到缓存池中。

案例

让我们通过模拟马里奥游戏来进一步理解享元模式。首先，我们定义一个 Monster 类来表示怪物。

  1. public class Monster {
  2.     private MonsterType monsterType;
  3.     private Position position;
  4.     private Image image;
  6.     public void render() {
  7.         // Our code for rendering the monster
  8.     }
  10.     // other methods
  11. }

现在，我们知道 image 属性是 Monster 对象的内部状态，所以我们不会每创建一个 Monster 对象就跟着 new 一个 Image 对象。我们会用一个缓存池来管理 Image 对象，并提供一个工厂方法负责对象的创建、获取。

  1. public class ImageFactory {    
  2.     private static Map<String, Image> imageCache = new HashMap<String, Image>();
  4.     public static Image createImage(String path) {
  5.         Image image;
  6.         if (imageCache.containsKey(path)) {
  7.             image = imageCache.get(path);
  8.         } else {
  9.             image = new Image(path);
  10.             imageCache.put(path, image);
  11.         }
  12.         return image;
  13.     }
  14. }

为了更好地维护 Monster 对象的创建，我们同样也是提供一个工厂方法。在创建 Monster 对象时，image 享元对象是通过 ImageFactory 获取的，而不是 new 得到的。

  1. public class MonsterFactory {
  2.     private static Map<MonsterType, String> monsterImagePathMap = new HashMap<>();
  3.     static {
  4.         monsterImagePathMap.put(MonsterType.MUSHROOM, "/images/monster/mushroom.png");
  5.         monsterImagePathMap.put(MonsterType.TORTOISE, "/images/monster/tortoise.png");
  6.         // ...
  7.     }
  9.     public static Monster createMonster(MonsterType monsterType, Position position) {
  10.         Monster monster = new Monster();
  11.         monster.setMonsterType(monsterType);
  12.         monster.setPosition(position);
  13.         Image image = ImageFactory.createImage(monsterImagePathMap.get(monsterType));
  14.         monster.setImage(image);
  15.         return monster;
  16.     }
  17. }

案例源码

可在 GitHub 上查看上述案例的完整代码。

参考资料

本文参考的资料如下：