亨元模式（Flyweight Pattern），其运用共享技术有效的支持大量颗粒度的对象。亨元模式可以避免大量非常相似类的开销。

详解

在程序设计中，有时需要生成大量细粒度的类实例来表示数据。如果能发现这些实例除了几个参数外基本上都是相同的，那么把那些参数移到类实例的外面，在方法调用时将它们传递进来，就可以通过共享大幅度地减少单个实例的数目。

亨元是什么意思

“亨元” 并非日常常见词汇，在亨元模式语境里，“亨” 有共享的含义，“元” 可理解为基本元素、单元。亨元模式里，“亨元” 代表可共享的细粒度对象，借助共享这些对象达成高效利用资源的目的。

亨元模式的构成

抽象享元角色（Flyweight）：此为所有具体享元类的抽象基类或者接口，规定了具体享元类需要实现的方法。
具体享元角色（Concrete Flyweight）：实现抽象享元角色所定义的方法，存储内部状态。内部状态指的是不依赖外部环境，可在不同上下文中共享的状态。
非共享具体享元角色（Unshared Concrete Flyweight）：并非所有享元模式都有此角色，它是不可共享的具体享元类，通常包含外部状态。外部状态是随环境变化而变化、不可共享的状态。
享元工厂角色（Flyweight Factory）：负责创建和管理享元对象，维护一个享元池（通常是一个集合），当请求一个享元对象时，先查看享元池是否存在该对象，若存在则直接返回，若不存在则创建并放入享元池。

示例

场景介绍

在一个电商网站中，商品分类信息是相对固定且会被频繁使用的。我们可以使用享元模式来管理商品分类对象，减少内存开销。

代码

<?php
// 抽象享元角色
interface CategoryFlyweight {
    public function display($productName);
}

// 具体享元角色
class ConcreteCategoryFlyweight implements CategoryFlyweight {
    private $categoryName;

    public function __construct($categoryName) {
        $this->categoryName = $categoryName;
    }

    public function display($productName) {
        echo "Product: $productName, Category: $this->categoryName\n";
    }
}

// 享元工厂角色
class CategoryFlyweightFactory {
    private $flyweights = [];

    public function getCategory($categoryName) {
        if (!isset($this->flyweights[$categoryName])) {
            $this->flyweights[$categoryName] = new ConcreteCategoryFlyweight($categoryName);
        }
        return $this->flyweights[$categoryName];
    }

    public function getFlyweightCount() {
        return count($this->flyweights);
    }
}

// 使用示例
$factory = new CategoryFlyweightFactory();

$product1 = $factory->getCategory('Electronics');
$product1->display('Smartphone');

$product2 = $factory->getCategory('Clothing');
$product2->display('T-Shirt');

$product3 = $factory->getCategory('Electronics');
$product3->display('Laptop');

echo "Total flyweights created: ". $factory->getFlyweightCount(). "\n";
?>

代码解释

在上述示例中，CategoryFlyweight 是抽象享元角色，ConcreteCategoryFlyweight 是具体享元角色，CategoryFlyweightFactory 是享元工厂角色。通过享元工厂来管理商品分类对象，当需要相同分类的对象时，直接从享元池中获取，避免了重复创建对象，从而减少了内存开销。

UML类图

享元模式的优缺点

优点

减少内存占用：通过共享对象，减少了系统中对象的数量，降低了内存开销。
提高性能：减少了对象的创建和销毁过程，提高了系统的响应速度。

缺点

增加系统复杂度：需要引入享元工厂来管理享元对象，增加了系统的复杂度。
线程安全问题：如果多个线程同时访问和修改享元对象的外部状态，可能会出现线程安全问题。

享元模式的适用场景

系统中存在大量相似对象：像游戏里的大量士兵、建筑等，这些对象很多属性是相同的，可通过享元模式共享相同属性，减少内存开销。
需要缓冲池的场景：例如数据库连接池、线程池等，通过共享连接或线程对象，降低频繁创建和销毁对象的开销。
WEB 开发中的缓存：对于一些频繁使用且不常变化的数据，如菜单数据、配置信息等，可采用享元模式进行缓存，提升系统性能。

初识设计模式——亨元模式（Flyweight Pattern）

详解