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Malinkang's Notes

享元模式

享元模式¶

分类：结构型模式。

类结构¶

classDiagram
    direction TB
    class Client
    class Flyweight {
        <<interface>>
        +operation(extrinsicState)
    }
    class ConcreteFlyweight {
        -intrinsicState
        +operation(extrinsicState)
    }
    class FlyweightFactory {
        -cache
        +getFlyweight(key) Flyweight
    }
    Flyweight <|.. ConcreteFlyweight
    FlyweightFactory --> "0..*" Flyweight : 共享缓存
    FlyweightFactory ..> ConcreteFlyweight : 创建
    Client ..> FlyweightFactory : 获取享元
    Client ..> Flyweight : 传入外在状态

角色定义¶

角色	定义
Client（客户端）	向工厂请求享元，管理随使用场景变化的外在状态（extrinsicState），并在调用时传入。
Flyweight（享元接口）	定义接收外在状态的操作，使同一享元能够服务于不同使用场景。
ConcreteFlyweight（具体享元）	实现享元操作，保存可共享、与场景无关的内在状态（intrinsicState，通常不可变）；结合调用时传入的外在状态完成操作，不将该外在状态留作共享字段。
FlyweightFactory（享元工厂）	按描述内在状态的键维护共享缓存（cache）；命中时返回已有享元，未命中时创建、缓存并返回具体享元。

Head First 示例：在多个位置复用树木对象¶

享元是《Head First 设计模式》附录介绍的模式。这里采用作者 2020 年第二版配套代码 flyweight：客户端要显示多个位置的落叶树和针叶树，同类树复用一个对象，各棵树的位置则由客户端保存，并在调用 display(int x, int y) 时传入。配套实现用控制台输出演示显示动作，没有实际绘制图像。

该实现比上方通用模型更小：TreeFactory 在构造时就创建一个 DeciduousTree 和一个 ConiferTree，分别存入 d、c，随后按类型返回已有对象，没有延迟创建或映射表缓存。共享范围是同一个工厂实例；源码只用注释提示树干、枝叶等图形数据，没有真实的图形数据字段，不能把这些概念性内在状态画成已经实现的字段。

具体类名	对应角色	职责
`Tree`	享元接口	声明接收坐标的 `display()`，并提供默认方法 `isWithinRange()` 判断月份范围。
`DeciduousTree`	具体享元	显示落叶树位置，依据当前日期判断是否提示树上无叶，不保存调用传入的坐标。
`ConiferTree`	具体享元	显示针叶树位置，不保存调用传入的坐标。
`TreeFactory`	享元工厂	提前创建两种树，通过 `getTree(String type)` 返回对应的共享引用。
`Client`	客户端与外在状态管理者	在两个坐标数组中保存位置，取得共享树对象后循环调用 `display()`。

示例 UML¶

classDiagram
    direction TB
    class Tree {
        <<interface>>
        +display(int x, int y)
        +isWithinRange(LocalDate aDate) boolean
    }
    class DeciduousTree {
        +display(int x, int y)
    }
    class ConiferTree {
        +display(int x, int y)
    }
    class TreeFactory {
        Tree d
        Tree c
        +TreeFactory()
        +getTree(String type) Tree
    }
    class Client {
        +main(String[] args)$
    }
    Tree <|.. DeciduousTree
    Tree <|.. ConiferTree
    TreeFactory --> "2" Tree : d 与 c 复用
    TreeFactory ..> DeciduousTree : 构造时创建
    TreeFactory ..> ConiferTree : 构造时创建
    Client ..> TreeFactory : 获取共享对象
    Client ..> Tree : display 传入坐标

图中省略日期库类型与非法类型的异常路径；isWithinRange() 是 Tree 已提供方法体的默认方法，两个具体树类只实现 display()。客户端坐标数组属于 main() 的局部变量，没有画成字段；具体树类也没有增加源码不存在的坐标或图形缓存字段。

协作过程¶

Client 准备 deciduousLocations 与 coniferLocations，各保存三个位置，再创建 TreeFactory。
工厂构造器立即创建两种树。客户端分别用 getTree("deciduous") 和 getTree("conifer") 取得引用；同一工厂对同一类型的后续请求仍返回同一个对象。
客户端遍历落叶树坐标，用同一个 DeciduousTree 逐次执行 display(x, y)。该方法还读取 LocalDate.now()，当月份不在三月至十月时输出无叶提示。
客户端遍历针叶树坐标，用同一个 ConiferTree 显示其余位置。六个位置只使用两个树对象，各位置不进入共享对象字段。

固定版本源码：

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