現(xiàn)在在大力推行節(jié)約型社會，“浪費可恥，節(jié)儉光榮”。在軟件系統(tǒng)中，有時候也會存在資源浪費的情況，例如，在計算機內存中存儲了多個完全相同或者非常相似的對象，如果這些對象的數(shù)量太多將導致系統(tǒng)運行代價過高。那么，是否存在一種技術可以用于節(jié)約內存使用空間，實現(xiàn)對這些相同或者相似對象的共享訪問呢？答案是肯定的，這種技術就是享元模式。

享元模式（Flyweight）

學習難度：★★★★☆

使用頻率：★☆☆☆☆

一、圍棋棋子的設計

M公司開發(fā)部欲開發(fā)一個圍棋軟件，其界面效果如下圖所示：

　　M公司開發(fā)人員通過對圍棋軟件進行分析，發(fā)現(xiàn)在圍棋棋盤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。如果將每一個棋子都作為一個獨立的對象存儲在內存中，將可能導致該圍棋軟件在運行時所需要的內存空間較大。

　　如何降低運行代價、提高系統(tǒng)性能是M公司開發(fā)人員需要解決的一個問題。為此，M公司開發(fā)人員決定使用享元模式來設計該軟件。

二、享元模式概述

2.1 享元模式簡介

享元（Flyweight）模式：運用共享技術有效地支持大量細粒度對象的復用。系統(tǒng)只使用少量的對象，而這些對象都很相似，狀態(tài)變化很小，可以實現(xiàn)對象的多次復用。由于享元模式要求能夠共享的對象必須是細粒度對象，因此它又稱為輕量級模式，是一種結構型模式。

2.2 享元模式結構

　　享元模式的結構較為復雜，一般結合工廠模式一起使用，在其結構圖中包含了一個享元工廠類，如下圖所示：

　　由上圖可以看出，它包含了以下4個角色：

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

　　（2）ConcreteFlyweight（具體享元類）：實現(xiàn)了抽象享元類，其實例稱為享元對象。

　　（3）UnsharedConcreteFlyweight（非共享具體享元類）：并不是所有的抽象享元類的子類都需要被共享，不能被共享的子類可設計為費共享具體享元類。

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

三、重構后的圍棋棋子方案

3.1 重構后的設計

　　M公司開發(fā)人員采用了享元模式進行設計，如下圖所示：

　　其中，IgoChessman充當抽象享元類，BlackIgoChessman和WhiteIgoChessman充當具體享元類，IgoChessmanFactory充當享元工廠類。

3.2 具體代碼實現(xiàn)

　　（1）抽象享元類：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/// </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：BlackIgoChessman、WhiteIgoChessman

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

　　（3）享元工廠類：IgoChessmanFactory

/// <summary>/// 享元工廠類/// </summary>public class IgoChessmanFactory{private static readonly IgoChessmanFactory instance = new IgoChessmanFactory(); // 使用單例模式實現(xiàn)享元private static Hashtable ht; // 使用Hashtable來存儲享元對象，充當享元池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）客戶端調用

public class Program{public static void Main(string[] args){// 獲取享元工廠IgoChessmanFactory chessFactory = IgoChessmanFactory.GetInstance();// 通過享元工廠獲取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();}}

　　運行結果如下圖所示：

　　

　　從運行結果可以看出，在每次調用Display()方法時，都設置了不同的外部狀態(tài)-坐標值，因此相同的棋子雖然具有相同的顏色，但是它們的坐標值不同，將顯示在棋盤的不同位置。

四、享元模式總結

4.1 主要優(yōu)點

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

4.2 主要缺點

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

4.3 應用場景

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

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

　　（3）要維護享元模式，需要耗費一定的系統(tǒng)資源，因為在需要時會多次重復使用才值得使用享元模式了！

參考資料

　　

　　劉偉，《設計模式的藝術—軟件開發(fā)人員內功修煉之道》

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作者：周旭龍

出處：http://edisonchou.cnblogs.com

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總結

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）模式的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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