動(dòng)機(jī)

有些程序需要大量帶有內(nèi)部共享狀態(tài)的對(duì)象實(shí)例。作為例子，我們?cè)O(shè)想一個(gè)戰(zhàn)爭(zhēng)游戲，里邊存在很多 soldier 對(duì)象，soldier 對(duì)象維持著士兵行為的圖形化表示，如移動(dòng)和射擊，另外還有士兵的生命值和在陣地中的位置。雖然創(chuàng)建大量的 soldier 對(duì)象是必要的，但這會(huì)消耗大量的內(nèi)存。

目的

此模式的目的是利用狀態(tài)共享來(lái)支撐需要大量實(shí)例對(duì)象的場(chǎng)景，這些對(duì)象有部分相同的內(nèi)部狀態(tài)，另外一些則不一致。

實(shí)現(xiàn)

以下是享元模式的 UML 類圖 (Extrinsic State: 外部狀態(tài)， Intrinsic State: 內(nèi)部狀態(tài) )

• Flyweight 聲明一個(gè)接口，通過(guò)這個(gè)接口享元接收并根據(jù)外部狀態(tài)采取行動(dòng)
• ConcreteFlyweight 實(shí)現(xiàn) Flyweight 接口并保存內(nèi)部狀態(tài)。ConcreteFlyweight 對(duì)象必須是可共享的。享元實(shí)例對(duì)象必須在保持內(nèi)部狀態(tài)的同時(shí)能夠?qū)ν獠繝顟B(tài)進(jìn)行操作。在戰(zhàn)爭(zhēng)游戲的例子里，圖形表示是內(nèi)部狀態(tài)，位置和生命值是外部狀態(tài)。士兵移動(dòng)過(guò)程中，動(dòng)作行為操作位置這個(gè)外部狀態(tài)從而產(chǎn)生新的位置。
• FlyweightFactory 此工廠新建和管理享元對(duì)象。此外，享元工廠確保享元對(duì)象的共享。工廠維持著一個(gè)包含各類享元的對(duì)象池。如果一類對(duì)象已經(jīng)創(chuàng)建過(guò)了，則直接從對(duì)象池中返回。如果是新的對(duì)象，則將其添加入對(duì)象池中。
  在戰(zhàn)爭(zhēng)游戲的例子中，士兵的享元工廠創(chuàng)建兩種類型的享元：士兵享元和上校享元。當(dāng)客戶端請(qǐng)求獲取一個(gè)士兵時(shí)，享元工廠檢查對(duì)象池中是否已有士兵對(duì)象，有的話直接返回，沒(méi)有的話就新建一個(gè)士兵對(duì)象，塞入池中并返回給客戶端；下一次客戶端再請(qǐng)求士兵時(shí)，將直接返回先前創(chuàng)建的士兵對(duì)象，不會(huì)再創(chuàng)建新的。
• Client 客戶端維持享元對(duì)象的引用，此外還計(jì)算和維持外部狀態(tài)

如果客戶端需要一個(gè)享元對(duì)象，它會(huì)訪問(wèn)工廠來(lái)獲取。工廠檢查享元對(duì)象池，看請(qǐng)求的對(duì)象類型是否在池中，如果存在，則返回該對(duì)象的引用；如果不存在，工廠會(huì)創(chuàng)建該類對(duì)象，將其加入對(duì)象池中，并將其引用返回給客戶端。享元維持內(nèi)部狀態(tài)（我們創(chuàng)建享元來(lái)在大量對(duì)象中共享的狀態(tài)）并提供方法來(lái)操作外部狀態(tài)（這些狀態(tài)在各個(gè)對(duì)象中各不相同）

適用范圍和例子

享元模式適用于適用存在大量對(duì)象的程序，并且這些對(duì)象的一部分內(nèi)部狀態(tài)可以共享，另外一部分狀態(tài)則有所不同。

示例 - 戰(zhàn)爭(zhēng)游戲

游戲?qū)嵗?個(gè) SoldierClient， 每個(gè) client 負(fù)責(zé)維護(hù)自己的內(nèi)部狀態(tài)，這些狀態(tài)對(duì)于士兵享元來(lái)說(shuō)是外部的。盡管實(shí)例化了5個(gè) client， 但是僅使用了一個(gè) Soldier 享元對(duì)象。

再一個(gè)例子 - 文本編輯器

面向?qū)ο蟮奈谋揪庉嬈餍枰獎(jiǎng)?chuàng)建字符對(duì)象 Character 來(lái)表示文件中的每個(gè)字符。每個(gè)字符對(duì)象 Character 維護(hù)著它是什么字符，是什么字體，字符的大小以及它在文件中的位置等信息。一個(gè)文件通常由及其龐大的字符對(duì)象集組成，也就會(huì)占用非常多的內(nèi)存。注意，一般來(lái)說(shuō)字符的數(shù)量（數(shù)字，字母和其他特殊字符）是已知并且固定的，而且能應(yīng)用于每個(gè)字符上的字體也是已知的；所以，通過(guò)創(chuàng)建管理字符類型信息（字母，數(shù)字等）和字體信息的 Letter 字母享元，然后再創(chuàng)建只維護(hù)字符在文件中位置的Letter Client 字母消費(fèi)者對(duì)象， 我們就大大降低了編輯器的內(nèi)存需求。
源碼： design-patterns/flyweigh/character

總結(jié)

享元模式通過(guò)在消費(fèi)端共享享元對(duì)象來(lái)節(jié)省內(nèi)存消耗。所能節(jié)省的內(nèi)存量取決于享元種類的個(gè)數(shù)（如上面例子中討論的士兵分類和上校分類）。

相關(guān)模式

工廠 和 單例模式 - 享元模式一般會(huì)使用一個(gè)生產(chǎn)享元的工廠，并將單例應(yīng)用于這個(gè)工廠，這樣每個(gè)種類的享元只會(huì)返回一個(gè)實(shí)例。
狀態(tài) 和 策略模式 - 狀態(tài)和策略模式的對(duì)象也經(jīng)常實(shí)現(xiàn)為享元模式

JDK中的應(yīng)用

java.lang.Integer#valueOf(int) (also on Boolean, Byte, Character, Short, Long and BigDecimal)
Long 的內(nèi)部類 LongCache 即為享元對(duì)象池，其中緩存了 [-128, 127] 范圍的長(zhǎng)整型包裝類實(shí)例； 如果通過(guò) Long.valueOf(n) 獲取實(shí)例，在范圍內(nèi)的就直接從 LongCache 中返回； Long 在其內(nèi)部保存基本類型 long (注意是小寫)的值，并提供 parseLong, intValue, floatValue, longValue 等方法返回基本類型值的外部狀態(tài)，正是符合享元模式的使用場(chǎng)景。