享元模式

介绍:

享元模式(Flyweight):池技术的重要实现方式。运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

享元模式的定义为我们提出了两个要求:细粒度的对象和共享对象。
要求细粒度对象,那么不可避免地使得对象数量多且性质相近,那我们就将这些对象的信息分为两个部分:内部状态(intrinsic)与外部状态(extrinsic)
如果分配太多的对象到应用程序中将有损程序的性能,同时还容易造成内存溢出。那怎么避免呢?就是享元模式中提到的共享技术。

内部状态

内部状态时对象可共享出来的信息,存储在享元模式对象内并且不会随环境改变而改变。

外部转态

外部状态是对象得以依赖的一个标记,是随环境改变而改变的、不可以共享的状态。

结构图

享元模式_第1张图片

角色

Flyweight抽象享元角色
它简单地说就是一个产品的抽象类,同时定义出对对象的外部状态和内部状态的接口或实现
ConcreteFlyweight具体享元角色
具体的一个产品类,实现抽象角色定义的业务。该角色中需要注意的是内部状态处理应该与环境无关,不应该出现一个操作改变了内部状态,同时修改了外部状态,这是绝对不允许的。
UnsharedConcreteFlyweight不可共享的享元角色
不存在外部状态或者安全要求(如线程安全)不能够使用共享技术的对象,该对象一般不会出现在享元工厂中。
FlyweightFactory享元工厂
职责非常简单,就是构造一个池容器,同时提供从池中获得对象的方法。

基本代码

Flyweight类,它是所有具体的超类或接口,通过这个接口,Flyweight可以接受并作用于外部状态

abstract class Flyweight
    {
        public abstract void Operation(int extrinsicstate);
    }
ConcreteFlyweight是继承Flyweight超类或实现Flyweight接口,并为内部状态增加存储空间

class ConcreteFlyweight : Flyweight
    {
        public override void Operation(int extrinsicstate)
        {
            Console.WriteLine("具体Flyweight:"+extrinsicstate);
        }
    }
UnsharedConcreteFlyweight是指那些不需要共享的Flywei子类。因为Flyweig接口共享成为可能,但它并不强制共享

class UnsharedConcreteweight : Flyweight
    {
        public override void Operation(int extrinsicstate)
        {
            Console.WriteLine("不共享的具体Flyweight:"+extrinsicstate);
        }
    }
FlyweigFacory,是一个享元工厂,用来创建并管理Flyweight对象。它主要是用来确保合理地共享Flyweight,当用户请求一个Flyweight时,FlyweightFactory对象提供一个已创建的实例或者创建一个(如果不存在的话)
class FlyweihtFactory
    {
        private Hashtable flyweithts = new Hashtable();
        public FlyweihtFactory()
        {
            flyweithts.Add("X", new ConcreteFlyweight());       //初始化工厂时,先生成三个实例
            flyweithts.Add("Y", new ConcreteFlyweight());
            flyweithts.Add("Z", new ConcreteFlyweight());

        }
        public Flyweight GetFlyweight(string key)   //根据客户端请求,获得已生成的实例
        {
            return ((Flyweight)flyweithts[key]);
        }
    }
客户端代码

static void Main(string[] args)
        {
            int extrinsicstate = 22;    //代码外部状态

            FlyweihtFactory f = new FlyweihtFactory();

            Flyweight fx = f.GetFlyweight("X");
            fx.Operation(--extrinsicstate);

            Flyweight fy = f.GetFlyweight("Y");
            fy.Operation(--extrinsicstate);

            Flyweight fz = f.GetFlyweight("Z");
            fz.Operation(--extrinsicstate);

            Flyweight uf = new UnsharedConcreteweight();

            uf.Operation(--extrinsicstate);

            Console.Read();
        }

效果

享元模式_第2张图片

例子

网站共享
小菜的朋友给小菜介绍了一个小型的外包项目,是给一些私营业主做网站,刚开始是为一个客户座椅产品展示的网站而后,他的另外朋友也希望做这样的网站,但是只是要求有所改动,有的人希望是新闻发布形式的、有的人希望是博客形式的.....如果每个网站租用一个空间,一个数据库,那么不仅的费用上大大超支,在维护上也是非常困难的,所以坚决不能使用复制代码。
如果有100家企业找你做网站,难道还要去申请100个空间,用100个数据库,然后用类似的代码复制100遍?很显然这样是不行的,那么就用到我们上面提到的享元模式。

结构图

享元模式_第3张图片

用户类, 用于网站的客户账号,是“网站”类的外部状态
用户

public class User
    {
        private string name;
        public User(string name)
        {
            this.name = name;
        }
        public string Name
        {
            get { return name; }
        }
    }
网站抽象类

abstract class WebSite
    {
        public abstract void Use(User user);      //“使用”方法需要传递“用户”对象
    }
具体网站类

class ConcreteWebSite : WebSite
    {
        private string name = "";
        public ConcreteWebSite(string name)
        {
            this.name = name;
        }
        public override void Use(User user)         //实现"Use"方法
        {
            Console.WriteLine("网站分类:"+name+"用户:"+ user.Name);
        }
    }
网站工厂类

class WebSiteFactory
    {
        private Hashtable flyweights=new Hashtable();
        
        //获得网站分类
        public WebSite GetWebSiteCategory(string key)
        {
            if (!flyweights.ContainsKey(key))
                flyweights.Add(key, new ConcreteWebSite(key));
            return ((WebSite)flyweights[key]);
            
        }
        //获得网站分类总数
        public int GetWebSiteCount()
        {
            return flyweights.Count;
        }
    }
客户端代码

static void Main(string[] args)
        {
            WebSiteFactory f = new WebSiteFactory();

            WebSite fx = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
            fx.Use(new User("小菜"));

            WebSite fy = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
            fy.Use(new User("大鸟"));

            WebSite fz = f.GetWebSiteCategory("产品展示");
            fz.Use(new User("娇娇"));

            WebSite f1 = f.GetWebSiteCategory("博客");
            f1.Use(new User("老顽童"));

            WebSite f2 = f.GetWebSiteCategory("博客");
            f2.Use(new User("桃谷六仙"));

            WebSite f3 = f.GetWebSiteCategory("博客");
            f3.Use(new User("南海神鳄"));


            Console.WriteLine("得到的网站分类总数 {0}", f.GetWebSiteCount());

            Console.Read();
        }

效果

享元模式_第4张图片

享元模式的优点

享元模式可以大大减少应用程序创建的对象,降低程序内存的占用,增强程序的性能

享元模式的缺点

提高了系统的复杂性,需要分离出外部状态和内部状态,而且外部状态具有固化特征,不应该随内部状态改变而改变,否则导致系统的逻辑混乱

适用场景

1.系统中存在大量的相似对象
2.细粒度的对象都具备较接近的外部状态,而且内部状态与环境无关,也就是说对象没有特定身份
3.需要缓冲池的场景

结束语

享元模式的目的在于运用共享技术,使得一些细粒度的对象可以共享,我们的设计确实也应该这样,多使用细粒度对象,便于重用或重构。

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