Flyweight 模式（ Flyweight Pattern）

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2023-12-01

Flyweight模式主要用于减少创建的对象数量，减少内存占用并提高性能。这种类型的设计模式属于结构模式，因为该模式提供了减少对象数量的方法，从而改善了应用程序的对象结构。

Flyweight模式尝试通过存储它们来重用已存在的类似对象，并在找不到匹配对象时创建新对象。我们将通过绘制20个不同位置的圆圈来演示此模式，但我们将只创建5个对象。只有5种颜色可用，因此颜色属性用于检查现有的Circle对象。

实现 (Implementation)

我们将创建一个Shape接口和实现Shape接口的具体类Circle 。工厂类ShapeFactory被定义为下一步。

ShapeFactory有一个Circle的HashMap ，其键作为Circle对象的颜色。每当请求为ShapeFactory创建一个特定颜色的圆圈时，它会检查其HashMap的圆形对象，如果找到Circle对象，则返回该对象，否则创建一个新对象，存储在hashmap中供将来使用，并返回到客户。

我们的演示类ShapeFactory将使用ShapeFactory来获取Shape对象。它会将信息（ red/green/blue/ black/white ）传递给ShapeFactory以获得所需颜色的圆圈。

Step 1

创建一个界面。

Shape.java

public interface Shape {
   void draw();
}

Step 2

创建实现相同接口的具体类。

Circle.java

public class Circle implements Shape {
   private String color;
   private int x;
   private int y;
   private int radius;
   public Circle(String color){
      this.color = color;		
   }
   public void setX(int x) {
      this.x = x;
   }
   public void setY(int y) {
      this.y = y;
   }
   public void setRadius(int radius) {
      this.radius = radius;
   }
   @Override
   public void draw() {
      System.out.println("Circle: Draw() [Color : " + color + ", x : " + x + ", y :" + y + ", radius :" + radius);
   }
}

Step 3

根据给定的信息创建工厂以生成具体类的对象。

ShapeFactory.java

import java.util.HashMap;
public class ShapeFactory {
   // Uncomment the compiler directive line and
   // javac *.java will compile properly.
   // @SuppressWarnings("unchecked")
   private static final HashMap 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("Creating circle of color : " + color);
      }
      return circle;
   }
}

Step 4

通过传递颜色等信息，使用工厂获取具体类的对象。

FlyweightPatternDemo.java

public class FlyweightPatternDemo {
   private static final String colors[] = { "Red", "Green", "Blue", "White", "Black" };
   public static void main(String[] args) {
      for(int i=0; i < 20; ++i) {
         Circle circle = (Circle)ShapeFactory.getCircle(getRandomColor());
         circle.setX(getRandomX());
         circle.setY(getRandomY());
         circle.setRadius(100);
         circle.draw();
      }
   }
   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);
   }
}

Step 5

验证输出。

Creating circle of color : Black
Circle: Draw() [Color : Black, x : 36, y :71, radius :100
Creating circle of color : Green
Circle: Draw() [Color : Green, x : 27, y :27, radius :100
Creating circle of color : White
Circle: Draw() [Color : White, x : 64, y :10, radius :100
Creating circle of color : Red
Circle: Draw() [Color : Red, x : 15, y :44, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 19, y :10, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 94, y :32, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 69, y :98, radius :100
Creating circle of color : Blue
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 13, y :4, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 21, y :21, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 55, y :86, radius :100
Circle: Draw() [Color : White, x : 90, y :70, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 78, y :3, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 64, y :89, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 3, y :91, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 62, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 97, y :61, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 86, y :12, radius :100
Circle: Draw() [Color : Green, x : 38, y :93, radius :100
Circle: Draw() [Color : Red, x : 76, y :82, radius :100
Circle: Draw() [Color : Blue, x : 95, y :82, radius :100