現(xiàn)在在大力推行節(jié)約型社會(huì)，“浪費(fèi)可恥，節(jié)儉光榮”。在軟件系統(tǒng)中，有時(shí)候也會(huì)存在資源浪費(fèi)的情況，例如，在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中存儲(chǔ)了多個(gè)完全相同或者非常相似的對(duì)象，如果這些對(duì)象的數(shù)量太多將導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行代價(jià)過(guò)高。那么，是否存在一種技術(shù)可以用于節(jié)約內(nèi)存使用空間，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些相同或者相似對(duì)象的共享訪問(wèn)呢？答案是肯定的，這種技術(shù)就是享元模式。

享元模式（Flyweight）

學(xué)習(xí)難度：★★★★☆

使用頻率：★☆☆☆☆

一、圍棋棋子的設(shè)計(jì)

M公司開(kāi)發(fā)部欲開(kāi)發(fā)一個(gè)圍棋軟件，其界面效果如下圖所示：

　　M公司開(kāi)發(fā)人員通過(guò)對(duì)圍棋軟件進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)在圍棋棋盤(pán)中包含大量的黑子和白子，它們的形狀、大小都一模一樣，只是出現(xiàn)的位置不同而已。如果將每一個(gè)棋子都作為一個(gè)獨(dú)立的對(duì)象存儲(chǔ)在內(nèi)存中，將可能導(dǎo)致該圍棋軟件在運(yùn)行時(shí)所需要的內(nèi)存空間較大。

　　如何降低運(yùn)行代價(jià)、提高系統(tǒng)性能是M公司開(kāi)發(fā)人員需要解決的一個(gè)問(wèn)題。為此，M公司開(kāi)發(fā)人員決定使用享元模式來(lái)設(shè)計(jì)該軟件。

二、享元模式概述

2.1 享元模式簡(jiǎn)介

享元（Flyweight）模式：運(yùn)用共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度對(duì)象的復(fù)用。系統(tǒng)只使用少量的對(duì)象，而這些對(duì)象都很相似，狀態(tài)變化很小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象的多次復(fù)用。由于享元模式要求能夠共享的對(duì)象必須是細(xì)粒度對(duì)象，因此它又稱(chēng)為輕量級(jí)模式，是一種結(jié)構(gòu)型模式。

2.2 享元模式結(jié)構(gòu)

　　享元模式的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般結(jié)合工廠模式一起使用，在其結(jié)構(gòu)圖中包含了一個(gè)享元工廠類(lèi)，如下圖所示：

　　由上圖可以看出，它包含了以下4個(gè)角色：

　　（1）Flyweight（抽象享元類(lèi)）：一個(gè)接口或抽象類(lèi)，聲明了具體享元類(lèi)的公共方法。

　　（2）ConcreteFlyweight（具體享元類(lèi)）：實(shí)現(xiàn)了抽象享元類(lèi)，其實(shí)例稱(chēng)為享元對(duì)象。

　　（3）UnsharedConcreteFlyweight（非共享具體享元類(lèi)）：并不是所有的抽象享元類(lèi)的子類(lèi)都需要被共享，不能被共享的子類(lèi)可設(shè)計(jì)為費(fèi)共享具體享元類(lèi)。

　　（4）FlyweightFactory（享元工廠類(lèi)）：用于創(chuàng)建并管理享元對(duì)象，一般設(shè)計(jì)為一個(gè)存儲(chǔ)“Key-Value”鍵值對(duì)的集合（可以結(jié)合工廠模式設(shè)計(jì)）。其作用就在于：提供一個(gè)用于存儲(chǔ)享元對(duì)象的享元池，當(dāng)用戶(hù)需要對(duì)象時(shí)，首先從享元池中獲取，如果享元池中不存在，那么則創(chuàng)建一個(gè)新的享元對(duì)象返回給用戶(hù)，并在享元池中保存該新增對(duì)象。=> 想想.NET中的各種資源池的設(shè)計(jì)？

三、重構(gòu)后的圍棋棋子方案

3.1 重構(gòu)后的設(shè)計(jì)

　　M公司開(kāi)發(fā)人員采用了享元模式進(jìn)行設(shè)計(jì)，如下圖所示：

　　其中，IgoChessman充當(dāng)抽象享元類(lèi)，BlackIgoChessman和WhiteIgoChessman充當(dāng)具體享元類(lèi)，IgoChessmanFactory充當(dāng)享元工廠類(lèi)。

3.2 具體代碼實(shí)現(xiàn)

　　（1）抽象享元類(lèi)：IgoChessman

public abstract class IgoChessman{public abstract string GetColor();public void Display(Coordinates coord){Console.WriteLine("棋子顏色：{0}，棋子位置：{1}", GetColor(), coord.X + "," + coord.Y);}}/// <summary>/// 外部狀態(tài)：棋子坐標(biāo)/// </summary>public class Coordinates{public int X { get; set; }public int Y { get; set; }public Coordinates(){}public Coordinates(int x, int y){this.X = x;this.Y = y;}}

　　（2）具體享元類(lèi)：BlackIgoChessman、WhiteIgoChessman

// 具體享元類(lèi)Apublic class BlackIgoChessman : IgoChessman{public override string GetColor(){return "黑色";}}// 具體享元類(lèi)Bpublic class WhiteIgoChessman : IgoChessman{public override string GetColor(){return "白色";}}

　　（3）享元工廠類(lèi)：IgoChessmanFactory

/// <summary>/// 享元工廠類(lèi)/// </summary>public class IgoChessmanFactory{private static readonly IgoChessmanFactory instance = new IgoChessmanFactory(); // 使用單例模式實(shí)現(xiàn)享元private static Hashtable ht; // 使用Hashtable來(lái)存儲(chǔ)享元對(duì)象，充當(dāng)享元池private IgoChessmanFactory(){ht = new Hashtable();IgoChessman blackChess = new BlackIgoChessman();ht.Add("b", blackChess);IgoChessman whiteChess = new WhiteIgoChessman();ht.Add("w", whiteChess);}public static IgoChessmanFactory GetInstance(){return instance;}public IgoChessman GetIgoChessman(string color){IgoChessman chess = ht[color] as IgoChessman;return chess;}}

　　（4）客戶(hù)端調(diào)用

public class Program{public static void Main(string[] args){// 獲取享元工廠IgoChessmanFactory chessFactory = IgoChessmanFactory.GetInstance();// 通過(guò)享元工廠獲取3顆黑子IgoChessman blackChess1 = chessFactory.GetIgoChessman("b");IgoChessman blackChess2 = chessFactory.GetIgoChessman("b");IgoChessman blackChess3 = chessFactory.GetIgoChessman("b");Console.WriteLine("判斷兩顆黑子是否相同：{0}", object.ReferenceEquals(blackChess1, blackChess2));// 通過(guò)享元工廠獲取2顆白子IgoChessman whiteChess1 = chessFactory.GetIgoChessman("w");IgoChessman whiteChess2 = chessFactory.GetIgoChessman("w");Console.WriteLine("判斷兩顆白子是否相同：{0}", object.ReferenceEquals(whiteChess1, whiteChess2));// 顯示棋子blackChess1.Display(new Coordinates(1,2));blackChess2.Display(new Coordinates(3, 4));blackChess3.Display(new Coordinates(1, 3));whiteChess1.Display(new Coordinates(2, 5));whiteChess2.Display(new Coordinates(2, 4));Console.ReadKey();}}

　　運(yùn)行結(jié)果如下圖所示：

　　

　　從運(yùn)行結(jié)果可以看出，在每次調(diào)用Display()方法時(shí)，都設(shè)置了不同的外部狀態(tài)-坐標(biāo)值，因此相同的棋子雖然具有相同的顏色，但是它們的坐標(biāo)值不同，將顯示在棋盤(pán)的不同位置。

四、享元模式總結(jié)

4.1 主要優(yōu)點(diǎn)

　　可以極大減少內(nèi)存中對(duì)象的數(shù)量，使得相同或相似對(duì)象在內(nèi)存中只有一份 => 節(jié)省系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)性能！棒棒噠！

4.2 主要缺點(diǎn)

　　為了使對(duì)象可以共享，享元模式需要將享元對(duì)象的部分狀態(tài)外部化，而讀取外部狀態(tài)將使得運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)！

4.3 應(yīng)用場(chǎng)景

　　（1）一個(gè)系統(tǒng)有大量相同或相似的對(duì)象，造成了系統(tǒng)內(nèi)存的大量損耗 => 趕緊使用享元模式吧！

　　（2）對(duì)象的大部分狀態(tài)都可以外部化，可以將這些外部狀態(tài)傳入對(duì)象中。

　　（3）要維護(hù)享元模式，需要耗費(fèi)一定的系統(tǒng)資源，因?yàn)樵谛枰獣r(shí)會(huì)多次重復(fù)使用才值得使用享元模式了！

參考資料

　　

　　劉偉，《設(shè)計(jì)模式的藝術(shù)—軟件開(kāi)發(fā)人員內(nèi)功修煉之道》

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作者：周旭龍

出處：http://edisonchou.cnblogs.com

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的设计模式的征途—12.享元（Flyweight）模式的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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