享元模式是一种高效的对象复用策略，它通过共享大量细粒度的对象，来减少系统中的对象数量，从而降低系统的内存占用和提高系统的性能。这种模式主要用于当一个应用程序使用了大量的相似对象时，可以通过共享这些对象，而不是为每个对象都创建一个新的对象，来节省内存和提高性能。
在软件开发中，随着业务逻辑的复杂度增加，对象的数量也会随之增加，这会导致内存占用过高，进而影响程序的性能，为了解决这个问题，我们通常会采用一些设计模式来优化对象的创建和管理，享元模式是一种非常有效的对象复用策略，它可以帮助我们减少内存占用，提高程序的性能。
享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，它的主要目的是通过共享技术来减少系统中相似对象的数量，从而降低系统的内存占用和提高性能，享元模式的核心思想是将一个类的实例化为多个对象，这些对象共享相同的状态和行为，但它们之间是相互独立的，这样，当我们需要使用这个类的对象时，就可以直接从享元池中获取，而不是重新创建一个新的实例。
享元模式通常包含以下几个角色：
1、抽象享元（Flyweight）：定义了享元对象的接口，客户端可以调用这些接口来操作享元对象。
2、具体享元（ConcreteFlyweight）：实现了抽象享元接口的具体类，负责管理享元对象的状态和行为。
3、享元工厂（FlyweightFactory）：负责创建和管理享元对象，当客户端请求一个享元对象时，享元工厂会检查享元池中是否已经存在该对象，如果存在则直接返回，否则创建一个新的享元对象并将其添加到享元池中。
4、享元池（FlyweightPool）：用于存储享元对象的容器，客户端可以通过享元工厂来访问享元池。
享元模式的优点：
1、减少内存占用：享元模式通过共享技术减少了系统中相似对象的数量，从而降低了系统的内存占用。
2、提高性能：由于享元对象是预先创建好的，因此客户端可以直接从享元池中获取，而不需要重新创建一个新的实例，从而提高了程序的性能。
3、简化客户端代码：享元模式将对象的创建和管理封装在享元工厂中，客户端只需要调用享元工厂的方法即可，无需关心对象的创建和管理细节，从而简化了客户端代码。
享元模式的缺点：
1、增加了系统的复杂性：享元模式引入了享元工厂和享元池这两个概念，使得系统的结构变得更加复杂。
2、享元对象的更新问题：享元对象是共享的，当一个享元对象需要更新时，需要考虑如何同步其他共享该对象的享元对象。
在实际开发中，享元模式适用于以下场景：
1、系统中存在大量的相似对象，这些对象具有相同的状态和行为。
2、这些相似对象的数量可能会随着业务逻辑的复杂度增加而增加，导致内存占用过高。
3、这些相似对象在整个应用程序中的生命周期较短，创建和销毁的成本较高。
下面，我们将通过一个简单的例子来演示享元模式的使用，假设我们正在开发一个文本编辑器，这个编辑器支持多种字体样式，我们可以使用享元模式来优化字体样式的管理。
我们定义一个抽象享元类Font，它包含了字体样式的基本属性和方法：
public abstract class Font {
protected String fontName;
protected int fontSize;
protected boolean isBold;
protected boolean isItalic;
public Font(String fontName, int fontSize, boolean isBold, boolean isItalic) {
this.fontName = fontName;
this.fontSize = fontSize;
this.isBold = isBold;
this.isItalic = isItalic;
}
public abstract void display();
}我们定义两个具体享元类FontA和FontB，它们分别继承自Font类，并实现了display方法：
public class FontA extends Font {
public FontA(String fontName, int fontSize, boolean isBold, boolean isItalic) {
super(fontName, fontSize, isBold, isItalic);
}
@Override
public void display() {
System.out.println("Font: " + fontName + ", Size: " + fontSize + ", Bold: " + isBold + ", Italic: " + isItalic);
}
}
public class FontB extends Font {
public FontB(String fontName, int fontSize, boolean isBold, boolean isItalic) {
super(fontName, fontSize, isBold, isItalic);
}
@Override
public void display() {
System.out.println("Font: " + fontName + ", Size: " + fontSize + ", Bold: " + isBold + ", Italic: " + isItalic);
}
}我们定义一个享元工厂类FontFactory，它负责创建和管理Font对象：
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class FontFactory {
private Map<String, Font> fontPool = new HashMap<>();
public Font getFont(String fontName, int fontSize, boolean isBold, boolean isItalic) {
String key = fontName + "_" + fontSize + "_" + isBold + "_" + isItalic;
if (fontPool.containsKey(key)) {
return fontPool.get(key);
} else {
Font font = createFont(fontName, fontSize, isBold, isItalic);
fontPool.put(key, font);
return font;
}
}
private Font createFont(String fontName, int fontSize, boolean isBold, boolean isItalic) {
if (isBold && isItalic) {
return new FontA(fontName, fontSize, isBold, isItalic);
} else if (isBold) {
return new FontB(fontName, fontSize, isBold, isItalic);
} else {
return new FontA(fontName, fontSize, isBold, isItalic);
}
}
}我们在客户端代码中使用享元工厂来获取Font对象：
public class Main {
public static void main(String[] args) {
FontFactory fontFactory = new FontFactory();
Font fontA1 = fontFactory.getFont("Arial", 12, false, false);
fontA1.display();
Font fontA2 = fontFactory.getFont("Arial", 12, false, false);
fontA2.display();
Font fontB1 = fontFactory.getFont("Times New Roman", 14, true, false);
fontB1.display();
}
}运行上述代码，我们可以看到，客户端代码中创建的所有Font对象都是从享元工厂的fontPool中获取的，而不是重新创建的，这样，我们就可以有效地减少系统中相似对象的数量，降低内存占用，提高程序的性能。
