设计模式：结构型12-享元模式

1. 基础概念

享元模式是一种结构型设计模式，在享元模式中，对象被设计为可共享的，可以被多个上下文使用，而不必在每个上下文中都创建新的对象。

想要了解享元模式，就必须要区分什么是内部状态，什么是外部状态。

内部状态是指那些可以被多个对象共享的状态，它存储在享元对象内部，并且对于所有享元对象都是相同的，这部分状态通常是不变的。
而外部状态是享元对象依赖的、可能变化的部分。这部分状态不存储在享元对象内部，而是在使用享元对象时通过参数传递给对象。

举个例子，图书馆中有很多相同的书籍，但每本书都可以被多个人借阅，图书馆里的书就是内部状态，人就是外部状态。

再举个开发中的例子，假设我们在构建一个简单的图形编辑器，用户可以在画布上绘制不同类型的图形，而图形就是所有图形对象的内部状态（不变的），而图形的坐标位置就是图形对象的外部状态（变化的）。

如果图形编辑器中有成千上万的图形对象，每个图形对象都独立创建并存储其内部状态，那么系统的内存占用可能会很大，在这种情况下，享元模式共享相同类型的图形对象，每种类型的图形对象只需创建一个共享实例，然后通过设置不同的坐标位置个性化每个对象，通过共享相同的内部状态，降低了对象的创建和内存占用成本。

2. 基本结构

享元模式包括以下几个重要角色：

享元接口Flyweight: 所有具体享元类的共享接口，通常包含对外部状态的操作。
具体享元类ConcreteFlyweight: 继承Flyweight类或实现享元接口，包含内部状态。
享元工厂类FlyweightFactory: 创建并管理享元对象，当用户请求时，提供已创建的实例或者创建一个。
客户端Client: 维护外部状态，在使用享元对象时，将外部状态传递给享元对象。

3. 简易实现

享元模式的实现通常涉及以下步骤：

定义享元接口，接受外部状态作为参数并进行处理。

// 步骤 1: 定义享元接口
interface Flyweight {
    // 操作外部状态
    void operation(String externalState);
}

实现具体享元类, 存储内部状态。

// 步骤 2: 实现具体享元类
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private String intrinsicState; // 内部状态

    public ConcreteFlyweight(String intrinsicState) {
        this.intrinsicState = intrinsicState;
    }

    @Override
    public void operation(String externalState) {
        System.out.println("Intrinsic State: " + intrinsicState + ", External State: " + externalState);
    }
}

创建享元工厂类，创建并管理Flyweight对象，当用户请求一个Flyweight时，享元工厂会提供一个已经创建的实例或者创建一个。

class FlyweightFactory {
    private Map<String, Flyweight> flyweights = new HashMap<>();

    public Flyweight getFlyweight(String key) {
        if (!flyweights.containsKey(key)) {
            flyweights.put(key, new ConcreteFlyweight(key));
        }
        return flyweights.get(key);
    }
}

客户端使用享元模式

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();

        // 获取或创建享元对象，并传递外部状态
        Flyweight flyweight1 = factory.getFlyweight("A");
        flyweight1.operation("External State 1");

        Flyweight flyweight2 = factory.getFlyweight("B");
        flyweight2.operation("External State 2");

        Flyweight flyweight3 = factory.getFlyweight("A"); // 重复使用已存在的享元对象
        flyweight3.operation("External State 3");
    }
}