津津乐道设计模式 - 享元模式详解（以影院座位举例让你快速掌握）

news2024/9/27 5:47:47

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津津乐道设计模式 - 享元模式详解

什么是享元模式
享元模式适用场景
生活案例
案例代码
享元模式优缺点
结语

什么是享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，旨在有效地共享对象以减少内存使用和提高性能。该模式通过将对象的部分状态进行共享，以避免创建过多的相似对象，从而节省内存空间。

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享元模式适用场景

当系统中存在大量相似对象时，可以使用享元模式来减少对象的数量，从而节省内存开销。
当对象的大部分状态可以被外部状态替代时，可以将这些外部状态抽取出来共享，而将内部状态作为非共享状态。
当需要对大量的细粒度对象进行操作时，使用享元模式可以减少对象的数量，提高系统性能。

常见的使用场景包括

字符串池：在字符串处理中，常常使用字符串池来共享相同的字符串，以避免重复创建相同内容的字符串对象。
连接池：数据库连接池和线程池是常见的享元模式应用。通过共享数据库连接或线程对象，可以避免频繁地创建和销毁对象，提高系统性能。
缓存系统：在缓存系统中，可以使用享元模式来共享缓存对象，以避免重复创建相同的缓存项。
图形绘制：在图形绘制中，可以使用享元模式来共享相同的图形对象，从而减少内存开销。

总之，享元模式通过共享对象的部分状态来节省内存空间和提高性能，适用于大量相似对象的场景，特别是当对象的内部状态较少且外部状态可被替代时。

生活案例

假设你是影院的管理者，需要管理和显示大量的座位信息。在这个场景中，可以使用享元模式来优化座位对象的创建和管理。
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首先，我们可以创建一个座位类 Seat，该类包含座位的行号和列号等属性。然后，我们创建一个座位工厂类 SeatFactory，用于管理和共享座位对象。

在电影开始之前，当有观众购买座位并入场时，你可以根据座位的行号和列号从工厂中获取对应的座位对象。这样，即使有很多观众，但实际上只需要创建一次相同位置的座位对象，然后共享给多个观众使用，从而减少了对象的数量和内存占用。

当电影院当天关门结束营业后后，你可以清理座位工厂，释放座位对象。

通过使用享元模式，你可以在营业期间高效地管理和共享座位对象，避免了大量重复创建相同位置的座位对象，减少了内存开销，提高了系统性能。

这个生活场景中的座位管理就是享元模式的一个应用示例。通过共享相同的座位对象，我们可以有效地管理和优化座位信息，减少对象的数量，提高系统的效率。

案例代码

首先，创建座位类 Seat：

public class Seat {
    private int row;
    private int column;

    public Seat(int row, int column) {
        this.row = row;
        this.column = column;
    }

    public int getRow() {
        return row;
    }

    public int getColumn() {
        return column;
    }
}

然后，创建座位工厂类 SeatFactory：

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class SeatFactory {
    private static Map<String, Seat> seatMap = new HashMap<>();

    public static Seat getSeat(int row, int column) {
        String key = row + "-" + column;

        if (seatMap.containsKey(key)) {
            return seatMap.get(key);
        } else {
            Seat seat = new Seat(row, column);
            seatMap.put(key, seat);
            return seat;
        }
    }

    public static void clearSeats() {
        seatMap.clear();
    }
}

在使用场景中，生成和管理座位：

public static void main(String[] args) {
    // 生成座位并显示座位信息
    Seat seat1 = SeatFactory.getSeat(1, 1);
    Seat seat2 = SeatFactory.getSeat(1, 2);
    Seat seat3 = SeatFactory.getSeat(2, 1);
    Seat seat4 = SeatFactory.getSeat(2, 2);

    System.out.println(seat1.getRow() + "-" + seat1.getColumn());
    System.out.println(seat2.getRow() + "-" + seat2.getColumn());
    System.out.println(seat3.getRow() + "-" + seat3.getColumn());
    System.out.println(seat4.getRow() + "-" + seat4.getColumn());

    // 从工厂获取座位对象
    Seat seat5 = SeatFactory.getSeat(1, 1);
    Seat seat6 = SeatFactory.getSeat(1, 2);

    System.out.println(seat5.getRow() + "-" + seat5.getColumn());
    System.out.println(seat6.getRow() + "-" + seat6.getColumn());

    // 清理座位工厂
    SeatFactory.clearSeats();
}

在上述代码中，座位工厂类 SeatFactory 使用一个 HashMap 来管理座位对象，通过座位的行号和列号作为键，将座位对象作为值进行存储。当需要获取座位对象时，首先判断工厂中是否已经存在相同位置的座位对象，如果存在，则直接返回该对象；如果不存在，则创建一个新的座位对象，并将其添加到工厂中进行管理。

通过这种方式，我们可以在音乐会期间共享座位对象，避免了重复创建相同位置的座位对象，从而减少了对象的数量和内存占用。

注意：以上代码仅为示例，为了简化代码逻辑，未涉及多线程和线程安全性。在实际应用中，如果存在多个线程并发访问座位工厂，需要考虑线程安全性并进行适当的同步处理。