享元模式

1 概念

1. 定义

“享”就表示共享，“元”表示对象。如果在一个系统中存在多个相同的对象，那么只需要共享一份对象的拷贝,而不必为每一次使用都创建新的对象。目的是减少对象创建，减少内存占用，提高系统性能。

类型：结构型

比如：去图书馆借书，如果书架上有这本书直接拿走，到借阅机上借阅就好了，如果没有，可以到图书管理处去拿一本新书。对于整个图书馆来说，书其实就是共享的。对于我们借书的流程和图书共享的方式就是享元模式。

2 应用场景

• 系统底层开发。比如Java的string类型，如果有则返回，没有则创建一个，保存在字符串缓存池里；数据库连接池。

3 优缺点

优点：

• 减少对象创建，减少内存占用，提高系统性能。

缺点：

• 关注内外部状态，关注线程安全问题。一般我们都用的HashMap,线程安全可以使用hashTable,提升效率可以concurentHashMap

• 提高了系统的复杂度

4 主要角色

• 抽象享元（Book）：定义需要共享的对象业务接口。享元类被创建出来总是为了实现某些特定的业务逻辑.
• 具体享元（ConcreteBook）：实现抽象享元类的接口，完成某一具体逻辑。在这里表示可以被借出。
• 享元工厂（Llibrary）：用于创建具体享元类，维护相同的享元对象。当请求对象已经存在时，直接返回对象，不存在时，在创建对象。在例子中的解释就是图书馆，保存了所有的书，当学生借书时，有就拿走，没有买一本新书。这里面其实是使用了单例模式的

享元工厂是享元模式的核心，它需要确保系统可以共享相同的对象。它会维护一个对象列表，当我们想要获取享元类时，如果请求的享元类已经被创建，则直接返回已有的享元类：若没有，则创建一个新的享元对象，并将它加入到维护队列中。

2 代码实现

场景：去图书馆借书，如果书架上有这本书直接拿走，到借阅机上借阅就好了，如果没有，可以到图书管理处去拿一本新书。

public interface Book {
    public void borrow();
}

public class ConcreteBook implements Book {
    //被借出的书名,外部状态，不可以共享的状态，传入的书名不同，书不同
    private String name;

    // 内部状态，这些书都属于新华书店，可共享的状态
    private String librarySign = "新华书店";

    public ConcreteBook(String name) {
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void borrow() {
        System.out.println("图书馆借出一本书，书名为：" + this.name );
    }
}

// 相当于bookFactory
public class Library {
    private static final Map<String, Book> BOOK_MAP = new HashMap<String, Book>();

    //图书馆外借图书
    public static Book borrowBook(String bookName){
        //如果书架有，直接借出
        Book   book = BOOK_MAP.get(bookName);
        //如果书架没有，那就调进来一本新书
        if(book == null){
            book = new ConcreteBook(bookName);
            BOOK_MAP.put(bookName, book);
        }
        return book;
    }

    //图书馆书架上的书的数量
    public static int getAllBookSize(){
        return BOOK_MAP.size();
    }
}

public class Test {
    private static final String[] bookNames = {"白雪公主","一千零一夜","火烈鸟","海蒂"};
    public static final int BOOK_SIZE = 10;

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < BOOK_SIZE; i++) {
            int randomIndex = new Random().nextInt(bookNames.length);
            String bookName = bookNames[randomIndex];
            Book book = Library.borrowBook(bookName);
            book.borrow();
        }
        //输出一些学生一共借多少本书
        System.out.println("学生一共借了 " + BOOK_SIZE + " 本书! ");
        //输出一下图书馆一共借出多少本书
        System.out.println("图书馆实际借出" + Library.getAllBookSize() + " 本书");
    }
}

输出：

图书馆借出一本书，书名为：海蒂
图书馆借出一本书，书名为：火烈鸟
图书馆借出一本书，书名为：一千零一夜
图书馆借出一本书，书名为：火烈鸟
图书馆借出一本书，书名为：火烈鸟
图书馆借出一本书，书名为：白雪公主
图书馆借出一本书，书名为：白雪公主
图书馆借出一本书，书名为：海蒂
图书馆借出一本书，书名为：海蒂
图书馆借出一本书，书名为：一千零一夜
学生一共借了 10 本书!
图书馆实际借出4 本书