> 當系統中存在大量相同或相似的物件時，享元模式是一種較好的解決方案，它通過共享技術實現相同或相似的細粒度物件的複用，從而節約記憶體空間。享元模式提供了一個享元池用於儲存已經建立好的享元物件，並通過享元工廠類將享元物件提供給客戶端使用。
## 模式動機 使用面向物件技術開發時，很多情況下需要在系統中增加類和物件的個數，並且這些物件有些是相同或相似的。當物件太多時，將導致執行代價過高，效能下降等問題。為了避免系統中出現大量相同或相似的物件，享元模式通過共享技術實現相同或相似物件的重用，相同的物件都指向一個例項，儲存這個例項的物件稱為享元池。
## 模式設計 系統中有些物件並不完全相同，而只是相似，因此需要先找出這些物件的共同點，在享元類中封裝這些共同的內容。不同的內容可以通過外部應用程式來設定，而不進行共享，在享元模式中可以共享的相同內容稱為內部狀態，而那些需要外部環境設定的不能共享的內容稱為外部狀態。 在享元模式中通常會出現工廠模式，需要建立一個享元工廠來維護一個享元池，用於儲存具有相同內部狀態的享元物件。實際使用中，能夠共享的內部狀態是有限的，因此享元物件一般都設計為較小的物件，它所包含的內部狀態較少，這種狀態一般稱為細粒度物件。享元模式的目的就是使用共享技術來實現大量細粒度物件的複用。
## 模式定義 運用共享技術有效地支援大量細粒度物件的複用。系統只使用少量的物件，而這些物件都很相似，狀態變化很小，可以實現物件的多次複用。由於享元模式要求能夠共享的物件必須是細粒度物件，因此又稱為輕量級模式。
## 模式結構  1. Flyweight（抽象享元類） 抽象享元類宣告是一個介面，通過它可以接受並作用於外部狀態。在抽象享元類定義了具體享元類公共的方法，這些方法可以向外界提供享元物件的內部資料（內部狀態），同時也可以通過這些方法來設定外部資料（外部狀態） 2. ConcreteFlyweight（具體享元類） 具體享元類實現了抽象享元介面，儲存了內部狀態，具體享元物件是可以共享的。可以結合單例模式來設計享元具體類，為每一個具體享元類提供唯一的享元物件。 3. UnsharedConcreteFlyweight（非共享具體享元類） 不能被共享的抽象享元類的子類被設計為非共享具體享元類。當需要一個非共享具體享元類的物件時可以直接通過例項化建立。在某些享元模式的層次結構中，非共享具體享元物件還可以將具體享元物件作為子節點。 4. FlyweightFactory（享元工廠類） 享元工廠類用於建立並管理享元物件，它針對抽象享元類程式設計，將各種型別的具體享元物件儲存在一個享元池中。當用戶請求一個具體享元物件時，享元工廠提供一個儲存在享元池已建立的例項或者建立一個例項，返回該新建立的例項並將其儲存在享元池中。
## 模式分析 享元模式的核心在於享元工廠類，享元工廠類的作用在於提供一個用於儲存享元物件的享元池。典型的享元工廠類程式碼如下： ```java public class FlyweightFactory { private HashMap flyweights = new HashMap(); public Flyweight getFlyweight(String key) { if (flyweights.containsKey(key)) { return (Flyweight) flyweights.get(key); } else { Flyweight fw = new ConcreteFlyweight(); flyweights.put(key, fw); return fw; } } } ``` 享元物件能做到共享的關鍵是區分內部狀態（internal state）和外部狀態（external state）。下面簡單對享元的內部狀態和外部狀態進行分析： 1. 內部狀態是儲存在享元物件內部並且不會隨環境改變而改變的狀態，因此內部狀態可以共享。 2. 外部狀態是隨環境改變而改變的、不可共享的狀態。享元物件的外部狀態必須由客戶端儲存，並在享元物件被建立之後，在需要使用時再傳入到享元物件內部。 典型的享元類程式碼如下： ```java public class Flyweight { private String intrinsicState; public Flyweight(String intrinsicState) { this.intrinsicState = intrinsicState; } public void operation(String extrinsicState) { ... } } ```
## 例項之共享網路裝置 很多網路裝置都是支援共享的，如交換機、集線器等，多臺計算機終端可以連結同一臺網絡裝置，並通過該網路裝置進行資料轉換。但是分配給每一個終端計算機的埠是不同的，可以將埠從網路裝置中抽取出來作為外部狀態，需要時再設定。  1. 抽象享元類 NetworkDevices ```java public interface NetworkDevice { public String getType(); public void use(Port port); // 用於設定外部狀態 } ``` 2. 具體享元類 Switch ```java public class Switch implements NetworkDevice { private String type; public Switch(String type) { this.type = type; } public String getType() { return type; } public void use(Port port) { System.out.println("Linked by switch, type is" + this.type + ",port is" + port.getPort()); } } ``` 3. 具體享元類 Hub ```java public class Hub implements NetworkDevice { private String type; public Hub(String type) { this.type = type; } public String getType() { return type; } public void use(Port port) { System.out.println("Linked by Hub, type is" + this.type + ",port is" + port.getPort()); } } ``` 4. 埠類 Port ```java public class Port { String port; public Port(String port) { this.port = port; } public String getPort() { return port; } public void setPort(String port) { this.port = port; } } ``` 5. 享元工廠 DeviceFactory ```java public class DeviceFactory { private List devices = new ArrayList(); private int totalTerminal = 0; public DeviceFactory() { NetworkDevice nd1 = new Switch("Cisco-WS-C2950-24"); devices.add(nd1); NetworkDevice nd2 = new Hub("TP-LINK-HF8M"); devices.add(nd2); } public NetworkDevice getNetworkDevice(String type) { if (type.equalsIgnoreCase("cisco")) { totalTerminal++; return devices.get(0); } else if (type.equalsIgnoreCase("tp")) { totalTerminal++; return devices.get(1); } else { return null; } } public int getTotalDevice() { return devices.size(); } public int getTotalTerminal() { return totalTerminal; } } ``` 6. 客戶測試類 Client ```java public class Client { public static void main(String[] args) { DeviceFactory df = new DeviceFactory(); NetworkDevice nd1 = df.getNetworkDevice("cisco"); nd1.use(new Port("1000")); NetworkDevice nd2 = df.getNetworkDevice("cisco"); nd2.use(new Port("1001")); NetworkDevice nd3 = df.getNetworkDevice("cisco"); nd3.use(new Port("1002")); NetworkDevice nd4 = df.getNetworkDevice("tp"); nd4.use(new Port("1003")); NetworkDevice nd5 = df.getNetworkDevice("tp"); nd5.use(new Port("1004")); System.out.println("Total Device: " + df.getTotalDevice()); System.out.println("Total Terminal: " + df.getTotalTerminal()); } } ``` 在客戶端程式碼中，在呼叫享元物件的 use() 方法時，傳入了一個 Port 型別物件，在該物件中封裝了埠號，作為共享網路裝置的外部狀態，同一個網路裝置具有多個不同的埠號。  從執行結果可以得知，在呼叫享元物件的 use() 方法時，由於設定了不同的埠號，因此相同的享元物件雖然具有相同的內部狀態 type，但是它們的外部狀態 port 不同。
## 模式優缺點 優點如下： 1. 極大減少記憶體中物件的數量 2. 享元模式的外部狀態相對獨立，不會影響其內部狀態，因此享元物件可以在不同的環境中被共享。 缺點如下： 1. 享元模式是系統更加複雜，需要分離出內部狀態和外部狀態。 2. 讀取外部狀態會使執行時間變長。
## 模式適用環境 以下情況可以使用享元模式： 1. 一個系統有大量相同或相似物件，這類物件的大量使用造成記憶體的大量耗費 2. 物件的大部分狀態都可外部化，可以將這些外部狀態傳入物件中。 3. 維護享元池需要耗費資源，因此應當在多次重複使用享元物件時才值得使用享元模式
## 單純享元模式 即所有抽象享元類的子類都可以共享，不存在非共享具體享元類 
## 複合享元模式 將單純享元模式與組合模式加以組合，可以形成複合享元物件。這樣的複合享元物件本身不能共享，但它們可以分解成單純享元物件，而後者可以共享。通過複合享元模式，可以確保複合享元類 CompositeConcreteFlyweight 中所包含的每個單純享元類 ConcreteFlyweight 都具有相同的外部狀態，而這些單純享元的內部狀態往往不同。