享元模式

结构

享元（Flyweight ）模式中存在以下两种状态：

1. 内部状态，即不会随着环境的改变而改变的可共享部分。

2. 外部状态，指随环境改变而改变的不可以共享的部分。享元模式的实现要领就是区分应用中的这两 种状态，并将外部状态外部化。

享元模式的主要有以下角色：

抽象享元角色（Flyweight）：通常是一个接口或抽象类，在抽象享元类中声明了具体享元类公 共的方法，这些方法可以向外界提供享元对象的内部数据（内部状态），同时也可以通过这些方法 来设置外部数据（外部状态）。

具体享元（Concrete Flyweight）角色 ：它实现了抽象享元类，称为享元对象；在具体享元 类中为内部状态提供了存储空间。通常我们可以结合单例模式来设计具体享元类，为每一个具体享 元类提供唯一的享元对象。

非享元（Unsharable Flyweight)角色 ：并不是所有的抽象享元类的子类都需要被共享，不 能被共享的子类可设计为非共享具体享元类；当需要一个非共享具体享元类的对象时可以直接通过 实例化创建。

享元工厂（Flyweight Factory）角色 ：负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元 对象时，享元工厂检査系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户；如果不存在 的话，则创建一个新的享元对象。

优缺点

优点：

• 极大减少内存中相似或相同对象数量，节约系统资源，提供系统性能
• 享元模式中的外部状态相对独立，且不影响内部状态

缺点：

为了使对象可以共享，需要将享元对象的部分状态外部化，分离内部状态和外部状态，使程序逻辑复杂

适用场景：

• 一个系统有大量相同或者相似的对象，造成内存的大量耗费。
• 对象的大部分状态都可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中。
• 在使用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池，而这需要耗费一定的系统资源，因此，应 当在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式。

public class Pool {
    //1. 连接池大小
    private final int poolSize;

    //2. 连接对象数组
    private Connection[] connections;

    //3. 连接池状态数组 0空闲 1繁忙 因为要多线程修改，所以要保证线程安全
    private AtomicIntegerArray states;

    public Pool(int poolSize){
        this.poolSize = poolSize;
        this.connections = new Connection[poolSize];
        this.states = new AtomicIntegerArray(new int[poolSize]);
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            //MockConnection 实现于 Connection
            connections[i] = new MockConnection();
        }
    }

    //借连接
    public Connection borrow(){
        while(true){
            for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
                //获取空闲连接
                if(states.get(i) == 0){
                    if(states.compareAndSet(i,0,1)){
                        System.out.println("borrow:"+connections[i]);
                        return connections[i];
                    }
                }
            }
            // 如果没有空闲连接，当前线程进入等待
            synchronized (this){
                try {
                    this.wait();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }

    //归还连接
    public void free(Connection conn){
        for(int i = 0;i < poolSize;i++){
            if(connections[i] == conn){
                states.set(i,0);
                synchronized (this){
                    System.out.println("free:"+conn);
                    this.notifyAll();
                }
                break;
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Pool pool = new Pool(2);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread( ()->{
                Connection conn = pool.borrow();
                try {
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                pool.free(conn);
            }).start();
        }
    }
}