【结构型设计模式】C#设计模式之享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，旨在通过尽可能共享对象来减少内存使用和提高性能。它将对象分为两种类型：内部状态（Intrinsic State）和外部状态（Extrinsic State）。内部状态是可以共享的，而外部状态是独立于享元对象的，并且在使用时需要注入。

使用享元模式的场景包括：

当系统中存在大量相似对象，可以通过共享这些对象来节省内存空间。

当对象的大部分状态可以转化为外部状态，并且外部状态可以在运行时传入对象时进行修改。

当需要创建大量细粒度的对象，但创建和销毁这些对象的代价很高。

以下是一个使用C#实现的享元模式的题目：

假设你正在开发一个图书馆管理系统。你需要实现一个Book类，来表示图书馆中的书籍。每本书都有一个唯一的ISBN号（内部状态），同时也有书名、作者、出版日期等信息（外部状态）。

请你使用享元模式设计并实现这个Book类，在不同图书馆中获取相同ISBN号的书籍时，共享已有的对象。并且，书籍的外部状态可以在运行时设置和修改。

提示：

创建一个BookFactory工厂类来管理享元对象的创建和共享。

在Book类中定义一个方法来设置和修改书籍的外部状态。

使用字典（Dictionary）或哈希表（Hashtable）来存储已创建的享元对象。

请完成上述要求，并附上代码实现。

csharp 复制代码

// 享元接口
interface IBook
{
    void Display(string libraryName);
    void SetDetails(string title, string author, DateTime publishDate);
}

// 具体享元类
class Book : IBook
{
    private string isbn; // 内部状态
    private string title; // 外部状态
    private string author; // 外部状态
    private DateTime publishDate; // 外部状态

    public Book(string isbn)
    {
        this.isbn = isbn;
    }

    public void SetDetails(string title, string author, DateTime publishDate)
    {
        this.title = title;
        this.author = author;
        this.publishDate = publishDate;
    }

    public void Display(string libraryName)
    {
        Console.WriteLine($"Book ISBN: {isbn}");
        Console.WriteLine($"Title: {title}");
        Console.WriteLine($"Author: {author}");
        Console.WriteLine($"Publish Date: {publishDate.ToShortDateString()}");
        Console.WriteLine($"Library: {libraryName}");
        Console.WriteLine();
    }
}



// 享元工厂类
class BookFactory
{
    private Dictionary<string, IBook> _books;

    public BookFactory() 
    {
        _books = new Dictionary<string, IBook>();
    }

    public IBook GetBook(string isbn)
    {
        if (_books.ContainsKey(isbn))
        {
            return _books[isbn];
        }
        else 
        {
            Book book = new Book(isbn);
            _books.Add(isbn, book);
            return book;
        }
    }

}

// 客户端类
class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        BookFactory bookFactory = new BookFactory();
        // 第一个图书馆
        IBook book1 = bookFactory.GetBook("ISBN-1234");
        book1.SetDetails("Book 1", "Author 1", DateTime.Parse("2021-01-01"));
        book1.Display("Library 1");

        // 第二个图书馆
        IBook book2 = bookFactory.GetBook("ISBN-1234");
        book2.SetDetails("Book 2", "Author 2", DateTime.Parse("2022-02-02"));
        book2.Display("Library 1");


        IBook book3 = bookFactory.GetBook("ISBN-5678");
        book3.SetDetails("Book 3", "Author 3", DateTime.Parse("2023-03-03"));
        book3.Display("Library 2");

        IBook book4 = bookFactory.GetBook("ISBN-5678");
        book4.SetDetails("Book 4", "Author 4", DateTime.Parse("2024-04-04"));
        book4.Display("Library 2");

        Console.ReadKey();
    }
}

csharp 复制代码

在上面的代码中，我们定义了IBook接口作为享元的基类，Book类实现了该接口。Book类表示具体的享元对象，其中isbn为内部状态，而title、author和publishDate为外部状态。

BookFactory类作为享元工厂类，负责创建和管理享元对象。在GetBook方法中，首先检查是否已经存在相同的isbn的书籍对象，如果存在则直接返回该对象，否则创建一个新的Book对象并存储在字典中，然后返回该对象。

在客户端类的Main方法中，我们创建了一个BookFactory对象，并使用它来获取不同图书馆的图书对象。注意到当获取具有相同isbn的书籍时，如果已经存在对应的享元对象，则直接返回该对象，实现了共享对象的目的。

以上是一个简单的享元模式在C#中的实现。通过共享对象，我们可以减少内存开销，并且提高系统的运行效率。