享元模式学习笔记

什么是享元模式？

享元模式是一种结构型设计模式，它的主要作用是在系统中共享尽可能多的对象来减少内存的使用和提高性能。该模式利用相同的内部状态来实现对象之间的重用，并且将外部状态作为参数传递。

何时使用享元模式？

在以下情况下可以考虑使用享元模式：

• 系统中需要创建大量的相似对象；
• 这些对象中有部分可共享的内部状态；
• 对象的外部状态可以独立于对象而变化，且不会影响到内部状态；
• 需要缓存对象以提高性能。

享元模式的实例

假设我们有一个简单的文本编辑器，需要支持对文本中的字符进行格式化，例如加粗、斜体等。我们可以使用享元模式来优化文本编辑器的性能，避免创建过多的格式化对象。

首先，我们定义一个字符格式化接口 CharacterStyle，并实现两种具体的字符格式化类：BoldStyle 和 ItalicStyle。

javaCopy Code
public interface CharacterStyle {
    void applyStyle(char c);
}

public class BoldStyle implements CharacterStyle {
    @Override
    public void applyStyle(char c) {
        System.out.print("<b>" + c + "</b>");
    }
}

public class ItalicStyle implements CharacterStyle {
    @Override
    public void applyStyle(char c) {
        System.out.print("<i>" + c + "</i>");
    }
}

接下来，我们定义一个字符格式化工厂类 CharacterStyleFactory，用于创建和管理字符格式化对象。在该工厂类中，我们使用一个 HashMap 来缓存已经创建的字符格式化对象，当需要创建新的字符格式化对象时，先在缓存中查找是否已经存在相应的对象，如果存在，则直接返回已有的对象；否则，创建新的对象并将其加入缓存中。

javaCopy Code
public class CharacterStyleFactory {
    private Map<String, CharacterStyle> styleMap = new HashMap<>();

    public CharacterStyle getStyle(String key) {
        if (styleMap.containsKey(key)) {
            return styleMap.get(key);
        } else {
            CharacterStyle style;
            switch (key) {
                case "bold":
                    style = new BoldStyle();
                    break;
                case "italic":
                    style = new ItalicStyle();
                    break;
                default:
                    style = null;
                    break;
            }
            styleMap.put(key, style);
            return style;
        }
    }
}

最后，我们可以使用 CharacterStyleFactory 和字符格式化接口 CharacterStyle 来对文本进行格式化，如下所示：

javaCopy Code
public class TextEditor {
    private CharacterStyleFactory factory = new CharacterStyleFactory();

    public void formatText(String text, String style) {
        CharacterStyle characterStyle = factory.getStyle(style);
        for (char c : text.toCharArray()) {
            characterStyle.applyStyle(c);
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        TextEditor editor = new TextEditor();
        editor.formatText("Hello, world!", "bold");
        editor.formatText("Welcome to the AI World.", "italic");
    }
}

以上代码中，我们首先创建了一个 TextEditor 对象，并通过调用其 formatText 方法对文本进行格式化。在调用 formatText 方法时，我们传入了两个参数：待格式化的文本和格式化方式。在处理每个字符时，我们都使用工厂类获取相应的字符格式化对象进行处理。如果该字符格式化对象已经存在，则直接从缓存中取出；否则，我们通过工厂类创建一个新的字符格式化对象并将其加入缓存中。

总结

享元模式允许我们共享尽可能多的对象以减少内存的使用和提高性能。在实际项目中，我们可以根据具体的需求来选取合适的享元模式，并结合其他设计模式来构建更加稳健和高效的系统。