享元模式详解：提升Java程序性能的利器（Java享元模式入门与实战教程）

为什么使用享元模式？

假设你要开发一个文字处理软件，文档中有成千上万个字符。如果每个字符都创建一个包含字体、字号、颜色等属性的对象，内存消耗将非常巨大。而实际上，很多字符的字体和颜色是相同的——这些就是可以共享的内部状态。

使用享元模式教程中的方法，我们可以只创建一份字体信息对象，并在多个字符之间复用，从而大幅节省内存。

Java享元模式实战示例

下面我们用一个简单的例子：模拟绘制不同颜色和位置的圆形。其中，颜色是内部状态（可共享），位置（x, y）是外部状态（不可共享）。

1. 定义享元接口

public interface Shape {    void draw(int x, int y);}

2. 实现具体享元类

public class Circle implements Shape {    private String color; // 内部状态，可共享    public Circle(String color) {        this.color = color;    }    @Override    public void draw(int x, int y) {        System.out.println("画一个 " + color + " 圆形，位置: (" + x + ", " + y + ")");    }    public String getColor() {        return color;    }}

3. 创建享元工厂（关键！）

import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class ShapeFactory {    private static final Map<String, Shape> circleMap = new HashMap<>();    public static Shape getCircle(String color) {        Circle circle = (Circle) circleMap.get(color);        if (circle == null) {            circle = new Circle(color);            circleMap.put(color, circle);            System.out.println("创建新圆形，颜色: " + color);        }        return circle;    }}

4. 客户端测试代码

public class FlyweightDemo {    private static final String[] colors = {"Red", "Green", "Blue", "White", "Black"};    public static void main(String[] args) {        for (int i = 0; i < 10; i++) {            Circle circle = (Circle) ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());            circle.draw(getRandomX(), getRandomY());        }    }    private static String getRandomColor() {        return colors[(int)(Math.random() * colors.length)];    }    private static int getRandomX() {        return (int)(Math.random() * 100);    }    private static int getRandomY() {        return (int)(Math.random() * 100);    }}

运行结果分析

运行上述代码，你会发现控制台输出类似如下内容：

创建新圆形，颜色: Green画一个 Green 圆形，位置: (45, 78)创建新圆形，颜色: Red画一个 Red 圆形，位置: (12, 34)创建新圆形，颜色: Blue画一个 Blue 圆形，位置: (67, 23)...画一个 Green 圆形，位置: (88, 15)  // 注意：这里没有“创建新圆形”

可以看到，相同颜色的圆形只被创建了一次，后续直接从工厂缓存中获取。这就实现了对象的共享，显著减少了内存开销。

适用场景总结

• 程序中存在大量相似对象，且这些对象消耗大量内存。
• 对象的大部分状态可以外部化（即作为参数传入）。
• 需要缓存池或对象池管理机制。

结语

通过本篇享元模式教程，你已经掌握了如何在Java中使用享元模式来优化内存使用。记住，享元模式的核心在于分离内部状态与外部状态，并通过工厂统一管理可共享对象。

如果你在开发大型应用或游戏，遇到性能瓶颈，不妨试试这个强大的设计模式Java技巧！

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