前言

享元模式是非常常用的一種結構性設計模式，

特別是在面試的時候，當我們把這一節內容掌握，我相信不管是作業中還是面試中這一塊內容絕對是一大亮點，

什么是享元模式

所謂“享元”，顧名思義就是被共享的單元，享元模式的意圖是復用物件，節省記憶體，前提是享元物件是不可變物件，

具體來講，當一個系統中存在大量重復物件的時候，如果這些重復的物件是不可變物件，我們就可以利用享元模式將物件設計成享元，在記憶體中只保留一份實體，供多處代碼參考，這樣可以減少記憶體中物件的數量，起到節省記憶體的目的，

這里值得注意的是只保留一份實體，供多人使用，

面試最常見的面試題

我相信大伙在面試的時候經常會被問到String,Integer相關的面試題，

那我們就從這兩塊內容開始講解，

享元模式在Integer中的應用

我們先來看下面這樣一段代碼，

Integer i1 = 56;
Integer i2 = 56;
Integer i3 = 129;
Integer i4 = 129;
System.out.println(i1 == i2); //true
System.out.println(i3 == i4); //false

我相信很多人在面試的時候會遇到這種題目，答案可能會出乎我們的意料，第一個為true，第二個為false，

這正是因為 Integer，用到了享元模式來復用物件，才導致了這樣的運行結果，當我們通過自動裝箱，也就是呼叫 valueOf() 來創建 Integer 物件的時候，如果要創建的 Integer 物件的值在 -128 到 127 之間，會從 IntegerCache 類中直接回傳，否則才呼叫 new 方法創建，看代碼更加清晰一些，Integer 類的 valueOf() 函式的具體代碼如下所示：

//從這里的原始碼我們能看到，當我們執行Integer i2 = 56;
//這行代碼的時候，其實是通過自動裝箱機制，呼叫的valueOf，
//當資料在IntegerCache.low~IntegerCache.high之間的時候，我們是直接從快取中拿取的資料，
public static Integer valueOf(int i) {
    if (i >= IntegerCache.low && i <= IntegerCache.high)
        return IntegerCache.cache[i + (-IntegerCache.low)];
    return new Integer(i);
}

那這個IntegerCache是什么呢？這個其實是Integer的內部類，

我們挑選重點代碼來看看，原始碼如下：

/**
 * Cache to support the object identity semantics of autoboxing for values between
 * -128 and 127 (inclusive) as required by JLS.
 *
 * The cache is initialized on first usage.  The size of the cache
 * may be controlled by the {@code -XX:AutoBoxCacheMax=<size>} option.
 * During VM initialization, java.lang.Integer.IntegerCache.high property
 * may be set and saved in the private system properties in the
 * sun.misc.VM class.
 */
private static class IntegerCache {
    static final int low = -128; //快取的最小值
    static final int high; //快取的最大值
    static final Integer cache[];  //快取

    static {
        // high value may be configured by property
        int h = 127;
        String integerCacheHighPropValue =
            https://www.cnblogs.com/zhxiansheng/p/sun.misc.VM.getSavedProperty("java.lang.Integer.IntegerCache.high");
        if (integerCacheHighPropValue != null) {
            try {
                int i = parseInt(integerCacheHighPropValue);
                i = Math.max(i, 127);
                // Maximum array size is Integer.MAX_VALUE
                h = Math.min(i, Integer.MAX_VALUE - (-low) -1);
            } catch( NumberFormatException nfe) {
                // If the property cannot be parsed into an int, ignore it.
            }
        }
        high = h;

        cache = new Integer[(high - low) + 1];
        int j = low;
        for(int k = 0; k < cache.length; k++)
            cache[k] = new Integer(j++);

        // range [-128, 127] must be interned (JLS7 5.1.7)
        assert IntegerCache.high >= 127;
    }

    private IntegerCache() {}
}

這個是Integer的靜態內部類，當我們加載Ineger的時候該類也會被加載進去，可以看到他快取了-128 到 127 之間的整型值，

實際上，除了 Integer 型別之外，其他包裝器型別，比如 Long、Short、Byte 等，也都利用了享元模式來快取 -128 到 127 之間的資料，比如，Long 型別對應的 LongCache 享元工廠類及 valueOf() ，

其實jdk考慮的很周到，我們大部分時間創建出來的Ineger物件，其實都是存盤整型都不是特別大，所以干脆取一段大小合理的資料直接快取下來，

舉一個極端一點的例子，假設程式需要創建 1 萬個 -128 到 127 之間的 Integer 物件，使用第一種創建方式，我們需要分配 1 萬個 Integer 物件的記憶體空間；使用后兩種創建方式，我們最多只需要分配 256 個 Integer 物件的記憶體空間，

享元模式在String中的應用

我們都知道String是被final修飾的，大家又仔細想過這其中的緣由嗎？

這最大的原因就是為了實作字串池化技術，其核心思想就是享元模式，

我們前面提到過享元物件都是不可變的，這樣我們才能保證大家在共同使用的時候不會出現問題，所以String是被final修飾的，

我們再來看一下這段代碼：

String s1 = "享元模式";
String s2 = "享元模式";
String s3 = new String("享元模式");

System.out.println(s1 == s2); //ture
System.out.println(s1 == s3); //false

前兩個s1和s2都是指向的字串常量池的"享元模式"，而s3指向的是堆的String，

String 類的享元模式的設計，跟 Integer 類稍微有些不同，
Integer 類中要共享的物件，是在類加載的時候，就集中一次性創建好的，

但是，對于字串來說，我們沒法事先知道要共享哪些字串常量，所以沒辦法事先創建好，

只能在某個字串常量第一次被用到的時候，存盤到常量池中，當之后再用到的時候，直接參考常量池中已經存在的即可，就不需要再重新創建了

實際運用

我們想想，什么情況我們應該使用享元模式，

我總結了一下：

1. 首先這個物件在很多地方都得使用，否則就是過度設計，
2. 其次這個物件是不可變的，可以讓多個執行緒同時使用，

我舉一個具體的例子，

比如我們開發一個麻將游戲，沒一局游戲是不是要new一個麻將桌，new一副麻將，假如同時在線100w人，那我們就new了25w個麻將桌和25w副麻，

我們仔細想想能不能用享元模式來優化，首先麻將桌應該是不能優化的，因為他得記錄我們每一局游戲得狀態，桌上麻將的情況，等等資訊，但是麻將我們卻可以快取一副，讓他不可變，所有人共用這一副快取的麻將，

總結

享元模式其實開發中我們用的不是特別多，但是當需要時，卻非常的有效，包括面試中關于String，基本型別的包裝類關于享元模式的運用，當面試管再拋出這個問題，如果你能回答清楚并且提出其設計模式是享元模式，我相信一定會讓面試官眼前一亮，

標籤：設計模式

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