享元模式(Flyweight)
享元模式是一种结构型设计模式 ,它摒弃了在每个对象中保存所有数据的方式,通过共享多个对象所共有的相同状态,让你能在有限的内存容量中载入更多的对象。
享元模式就是利用共享技术有效地支持大量细粒度的兑现。
一个对象的常量数据通常被称为内在状态 ,其位于对象中,其他对象只能读取但不能修改其数值。而对象的其他状态常常能被其他对象"从外部"改变,因此称为外在状态。
享元模式建议不在对象中存储外在状态,而是将其传递给依赖于它的一个特殊方法。程序只在对象中保存内在状态,以方便在不同情形下重用。
为了能更方便地访问各种享元, 你可以创建一个工厂方法来管理已有享元对象的缓存池。 工厂方法从客户端处接收目标享元对象的内在状态作为参数, 如果它能在缓存池中找到所需享元, 则将其返回给客户端; 如果没有找到, 它就会新建一个享元, 并将其添加到缓存池中。
享元模式能够避免大量非常相似的类的开销。在程序设计中,有时需要生成大量的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都是相同的,将这些参数移到类实例的外面,在方法调用时将他们传递进来,就可以通过共享大幅度减少单个实例的数目。
代码示例
c++
#include <iostream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;
// Flyweight类,是所有具体享元类的接口,通过这个接口,Flyweight可以接受并作用于外部状态。
class Flyweight{
public:
virtual void Operation(int extrinsicstate) = 0;
};
// ConcreteFlyweight类,实现Flyweight接口,并为内部状态增加存储空间
class ConcreteFlyweight : public Flyweight{
public:
void Operation(int extrinsicstate) override{
cout << "具体的Flyweight: " << extrinsicstate << endl;
}
};
// UnsharedConcreteFlyweight类, 指那些不需要共享的Flyweight类。 Flyweight使得共享成为可能,但不是强制共享
class UnsharedConcreteFlyweight : public Flyweight{
public:
void Operation(int extrinsicstate) override{
cout << "不共享的具体Flyweight: " << extrinsicstate << endl;
}
};
// FlyweightFactory类,是一个享元工厂,用来创建和管理Flyweight对象。主要用来确保合理地共享Flyweight
// 当用户请求一个Flyweight时,享元工厂提供一个已经创建好的享元实例或者创建一个。
class FlyweightFactory{
public:
// 构造函数
FlyweightFactory(){
flyweights_["X"] = new ConcreteFlyweight();
flyweights_["Y"] = new ConcreteFlyweight();
flyweights_["Z"] = new ConcreteFlyweight();
}
// 获得享元实例
Flyweight* GetFlyweight(string key){
return flyweights_[key];
}
private:
unordered_map<string, Flyweight *> flyweights_;
};
// 客户端代码
void Client(){
// 外部状态
int extrinsicstate = 22;
// 享元工厂
FlyweightFactory f = FlyweightFactory();
Flyweight *fx = f.GetFlyweight("X");
fx->Operation(--extrinsicstate);
Flyweight *fy = f.GetFlyweight("Y");
fy->Operation(--extrinsicstate);
Flyweight *fz = f.GetFlyweight("Z");
fz->Operation(--extrinsicstate);
UnsharedConcreteFlyweight *uf = new UnsharedConcreteFlyweight();
uf->Operation(--extrinsicstate);
}
int main(){
Client();
return 0;
}
具体的Flyweight: 21
具体的Flyweight: 20
具体的Flyweight: 19
不共享的具体Flyweight: 18
什么时候使用
- 如果一个对象使用了大量的对象,而大量的这些对象造成了很大的存储开销时。
- 对象的大多数状态是外部状态,可以用相对较少的共享对象取代很多的组对象。