设计模式 - 享元模式

封面图 • 2026-03-27 • 设计模式

**享元模式（Flyweight Pattern）**

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### 一、定义

**享元模式**（Flyweight Pattern）是一种**结构型设计模式**，它通过**共享对象**来**减少内存中对象的数量**，从而提高性能。它适用于**大量细粒度对象**的场景，通过复用已有的对象来避免重复创建。

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### 二、核心思想

> **共享细粒度对象，减少内存开销。**

在享元模式中，**对象分为两个部分：内部状态（Internal State）和外部状态（External State）**：

- **内部状态**：可以被多个对象共享的、不随环境变化的状态。
- **外部状态**：不能被共享的、依赖于上下文的状态，需要由客户端维护。

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### 三、结构图

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               +------------------+
               |   Flyweight      |
               +------------------+
                       |
         +-----------------------------+
         |                             |
+------------------+           +------------------+
|  ConcreteFlyweight |          |  FlyweightFactory |
+------------------+           +------------------+
         |                             |
         |                             |
         v                             v
+------------------+           +------------------+
|   Client         |<----------|   Factory Method |
+------------------+           +------------------+
```

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### 四、类图说明

- **Flyweight**：抽象类或接口，定义了享元对象的接口。
- **ConcreteFlyweight**：实现Flyweight接口的具体对象。
- **FlyweightFactory**：负责创建并管理享元对象，确保对象的共享。
- **Client**：使用享元对象的客户端代码。

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### 五、适用场景

1. **系统中存在大量相似对象**，例如图形界面中的图标、文本字符等。
2. **对象的创建和销毁成本较高**，如数据库连接、线程池等。
3. **需要节省内存资源**，尤其是当对象数量非常庞大的时候。

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### 六、优点

- 减少内存使用，提升性能。
- 提高系统的可扩展性。
- 降低对象创建和管理的复杂度。

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### 七、缺点

- 增加了系统的复杂性，需要区分内部和外部状态。
- 需要额外的代码来管理对象的共享机制。

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### 八、示例代码（Java）

```java
// 1. 定义享元接口
interface Character {
    void display(char c);
}

// 2. 实现享元类
class ConcreteCharacter implements Character {
    private char c;

public ConcreteCharacter(char c) {
        this.c = c;
    }

@Override
    public void display(char c) {
        System.out.print(c);
    }
}

// 3. 享元工厂类
class CharacterFactory {
    private static Map<Character, Character> pool = new HashMap<>();

public static Character getCharacter(char c) {
        if (!pool.containsKey(c)) {
            pool.put(c, new ConcreteCharacter(c));
        }
        return pool.get(c);
    }
}

// 4. 客户端代码
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        String text = "Hello World";
        for (char c : text.toCharArray()) {
            Character character = CharacterFactory.getCharacter(c);
            character.display(c);
        }
    }
}
```

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### 九、实际应用案例

- **文字处理软件**（如Word）中的字符显示。
- **游戏开发**（如大量的敌人、子弹等对象）。
- **图形用户界面（GUI）** 中的控件、图标等。

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### 十、与相关模式的区别

| 模式 | 说明 |
|------|------|
| **单例模式** | 确保一个类只有一个实例；而享元模式是共享多个对象。 |
| **组合模式** | 将对象组合成树形结构以表示“部分-整体”层次结构；与享元无关。 |
| **代理模式** | 控制对对象的访问；与享元不同，享元关注的是共享对象。 |

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### 十一、总结

享元模式的核心在于**共享对象**，通过**减少重复对象的创建**来优化内存使用和性能。适用于**大量细粒度对象**的场景，尤其适合在资源受限或性能敏感的系统中使用。

如果你有具体的使用场景或代码问题，也可以告诉我，我可以帮你进一步分析。