对象复用，『享元模式』

目录：设计模式之小试牛刀
源码路径：Github-Design Pattern

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定义：（Flyweight Pattern）

使用共享对象可有效地支持大量的细粒度的对象。

类图：

享元模式通用类图

启示：

也许大家在平时的日常工作中，或多或少的都遇到过OutOfMemory的系统异常。而这种问题基本上都是程序中维护了太多的对象没有及时释放导致的。
解决这个问题一般有两种方式，第一种为类实现IDiposable接口，在代码中显示调用Dispose()方法，及时释放托管和非托管资源。
另一种方式，就是使用享元模式，使用共享对象池技术，减少对象的重复创建。

我们还是结合现实实例来分析一吧，先来看几张图：

阿里云的通知邮件

邮件举例1

邮件举例2

虽然是一个简单的邮件发送，但如果放到一个大的基数上，就不再是一个简简单单的邮件发送那么简单，我们需要考虑各种可能出现的性能问题。我们先抛开高可用高并发高性能这些高大上的技术不讲，先来思考下如何使用享元模式保证程序正常可用吧。

代码：

根据上面的两张邮件示例，我们可以看出邮件一般就包括收件人、发件人、主题、内容和签名。而内容又有很大的相似之处，我们可以通过模板来构造邮件内容。下面我们来抽象出一个Email类：

public class Email
{
    public string Receiver { get; set; }
    public string Sender { get; }
    public string Subject { get; }
    public string Template { get; }
    public string Signature { get; }

    public Email(string sender, string subject, string template, string signature)
    {
        Sender = sender;
        Subject = subject;
        Template = template;
        Signature = signature;
    }
}

这里面我们除了Recceiver属性暴露了Set方法外，其他属性都只能通过构造函数初始化。通过这种方式我们就可以简单的确保了对象属性（内部状态）的稳定性。
下面再来看看我们通过简单工厂来维持的对象池。

public static class EmailTemplateFactory
{
    /// 

    /// 预置模板
    /// 
    private static readonly Dictionary SubjectAndContentMapping = new Dictionary()
    {
        {
            "待修复漏洞通知",
            @"尊敬的用户：云盾检测到您的服务器存在phpwindv9任务中心GET型CSRF代码执行漏洞，
              目前已为您研发了漏洞补丁，可在云盾控制台进行一键修复。为避免该漏洞被黑客利用，
              建议您尽快修复该漏洞。您可以点击此处登录云盾 - 服务器安全(安骑士)控制台进行查看和修复"
        },
        {
            "阿里云ECS即将到期通知",
            @"您有1台云服务器ECS将于一周后正式到期。未续费的云服务器ECS实例到期后将停止服务，
              到期后数据为您保留7天，逾期未续费实例与磁盘会被释放，数据不可恢复。
              为了保证您的服务正常运行，请及时续费。"
        },
        {"阿里云故障通告", "您的服务器存在故障，请您了解！"},
        {"阿里云升级通知", "我们将对阿里云进行升级，会存在服务器短暂不可用情况，请知悉！"}
    };

    /// 

    /// 定义对象池
    /// 
    static readonly ConcurrentDictionary EmailTemplates = new ConcurrentDictionary();

    /// 

    /// 根据主题获取模板
    /// 
    /// 
    /// 
    public static Email GetTemplate(string subject)
    {
        Email email = null;

        if (!EmailTemplates.ContainsKey(subject))
        {
            string template;
            SubjectAndContentMapping.TryGetValue(subject, out template);
            email = new Email("[email protected]", subject, string.IsNullOrWhiteSpace(template) ? subject : template, "阿里云计算公司");
            EmailTemplates.TryAdd(subject, email);
        }
        else
        {
            EmailTemplates.TryGetValue(subject, out email);
        }
        return email;
    }
}

主要定义了一个预置模板集合和一个线程安全的ConcurrentDictionary对象池。用户需要对象时，首先从对象池中获取，如果对象池中不存在，则创建一个新的享元对象返回给用户，并在对象池中保存该新增对象。
下一步来看一下具体的场景类：

static void Main(string[] args)
{

    for (int i = 0; i < 2000000; i++)
    {
        string receiver = $"kehu{i}@qq.com";
        //通过简单工厂维护的对象池获取已经封装好的内部状态的对象。
        var email = EmailTemplateFactory.GetTemplate("阿里云漏洞修复");
        //修改外部状态
        email.Receiver = receiver;
        SendEmail(email);
    }

    Console.ReadLine();
}

private static void SendEmail(Email email)
{
    Console.WriteLine($"主题为『{email.Subject}』的邮件已发送至：{email.Receiver}");
}

总结：

享元模式中我们要对享元对象有个清晰的认识，能够正确的分清内部和外部状态。
内部状态：在享元对象内部不随外界环境改变而改变的共享部分。
外部状态：随着环境的改变而改变，不能够共享的状态就是外部状态。
弄清了享元对象，下面一步就是构建对象池，对象池一般可以采用简单工厂模式来维护，但线程安全不可忽略。

优缺点：

享元模式与原型模式有异曲同工之妙，原型模式通过Clone的方式来重复利用已创建的对象，享元模式通过分离外部状态和内部状态来实现对象的复用，二者都能有效降低堆内存的占用的提高程序的性能。但原型模式核心在于克隆，而享元模式在于内部状态的共享，和独立的外部状态。

应用场景：

1. 系统中存在大量相似对象，增大系统开销
2. 对象的复用。