享元（Flyweight）

一句话意图：通过共享细粒度对象来支持大量细粒度对象的复用，从而降低内存占用。

适用场景

• 系统中有大量相似对象，内存吃紧（文本编辑器字符、地图上百万图元、棋盘落子）。
• 对象状态可拆为内在状态（可共享、不随环境变）与外在状态（随场景变、由外部传入）。

结构与角色

角色	职责
Flyweight	享元接口，接收外在状态
ConcreteFlyweight	存储内在状态，共享复用
FlyweightFactory	用池/Map 缓存并复用享元，保证相同内在状态返回同一实例
Client	持有/传入外在状态

关键区分：内在状态（如棋子颜色、字体）放在享元内部；外在状态（如棋子坐标、文字位置）由客户端在调用时传入，不进享元。

Java 示例（围棋棋子）

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

// 享元：只保存内在状态（颜色），坐标等外在状态由外部传入
class ChessPiece {
    private final String color;   // 内在状态，可共享

    ChessPiece(String color) { this.color = color; }

    // 外在状态（x, y）作为参数传入，不进对象
    public void place(int x, int y) {
        System.out.println(color + "棋落在 (" + x + "," + y + ")");
    }
}

// 享元工厂：缓存，黑白两色各只有一个实例
class ChessFactory {
    private static final Map<String, ChessPiece> POOL = new HashMap<>();

    public static ChessPiece get(String color) {
        // 相同颜色返回同一对象
        return POOL.computeIfAbsent(color, ChessPiece::new);
    }
}

public class Demo {
    public static void main(String[] args) {
        // 一万颗棋子，内存里其实只有两个 ChessPiece 实例
        ChessPiece black = ChessFactory.get("黑");
        ChessPiece black2 = ChessFactory.get("黑");
        System.out.println(black == black2);  // true，共享同一对象

        black.place(3, 4);
        black2.place(5, 6);                   // 同一享元，落点不同
    }
}

实际项目中，Integer.valueOf() 的缓存（-128~127）、字符串常量池、连接池都带享元思想。

优缺点

优点	缺点
大幅减少对象数量与内存占用	引入共享池，逻辑变复杂、可读性下降
内在状态集中管理	外在状态需显式传递，增加调用负担
适合海量对象场景	对象必须不可变，否则共享会串数据

与相似模式的区别

• vs 单例：单例保证一个实例；享元是一组可共享实例，按内在状态区分。
• vs 原型：原型用克隆产生独立副本；享元用共享减少副本。
• vs 对象池：对象池为复用可变对象（如连接）；享元共享不可变对象、区分内外状态。

JDK 与框架中的实例

• Integer.valueOf(int)：-128~127 使用缓存数组，命中即返回共享实例。
• 字符串常量池：字面量相同即共享同一个 String。
• Boolean.TRUE / Boolean.FALSE：两个共享的不可变实例。

实践要点与坑

• 享元对象必须不可变，否则共享会互相污染。
• 内在状态越多、可共享程度越高，收益越大；若对象几乎全是外在状态，享元无意义。
• 享元池要做好生命周期与回收（弱引用缓存可避免长期占用内存）。
• 别把它和「对象池」混淆：对象池复用可变对象（如连接），享元共享不可变对象。
• 先用内存分析确认「对象数量」确实是瓶颈，再决定是否上享元——过早优化得不偿失。
• 若可共享对象本身很小，池的维护成本可能不抵收益，需权衡。
• 享元工厂的 key 取内在状态的稳定组合（如颜色 + 字体），避免同一状态被重复创建。

一句话记忆

内在状态共享、外在状态外传：把「变化的部分」抽出去，池里只留「不变的部分」。

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详解见 结构型享元模式。