设计模式——享元模式

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++ 复制代码

#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;
}

复制代码

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。