享元（Flyweight）模式
一、 享元（Flyweight）模式
Flyweight在拳击比赛中指最轻量级，即"蝇量级"，有些作者翻译为"羽量级"。这里使用"享元模式"更能反映模式的
用意。
享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。享元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态（Internal State）
和外蕴状态（External State）。内蕴状态是存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变。因此内蕴状态并可以
共享。
外蕴状态是随环境改变而改变的、不可以共享的状态。享元对象的外蕴状态必须由客户端保存，并在享元对象被创建
之后，在需要使用的时候再传入到享元对象内部。外蕴状态与内蕴状态是相互独立的。
享元模式的应用
享元模式在编辑器系统中大量使用。一个文本编辑器往往会提供很多种字体，而通常的做法就是将每一个字母做成一
个享元对象。享元对象的内蕴状态就是这个字母，而字母在文本中的位置和字模风格等其他信息则是外蕴状态。比如，
字母a 可能出现在文本的很多地方，虽然这些字母 a的位置和字模风格不同，但是所有这些地方使用的都是同一个字
母对象。这样一来，字母对象就可以在整个系统中共享。
二、 单纯享元模式的结构
在单纯享元模式中，所有的享元对象都是可以共享的。单纯享元模式所涉及的角色如下：
抽象享元(Flyweight)角色：此角色是所有的具体享元类的超类，为这些类规定出需要实现的公共接口。那些需要外
蕴状态(External State)的操作可以通过调用商业方法以参数形式传入。
具体享元(ConcreteFlyweight)角色：实现抽象享元角色所规定的接口。如果有内蕴状态的话，必须负责为内蕴状态
提供存储空间。享元对象的内蕴状态必须与对象所处的周围环境无关，从而使得享元对象可以在系统内共享的。
享元工厂(FlyweightFactory)角色：本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共
享。当一个客户端对象调用一个享元对象的时候，享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象。
如果已经有了，享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象；如果系统中没有一个适当的享元对象的话，享元工厂
角色就应当创建一个合适的享元对象。
客户端(Client)角色：本角色需要维护一个对所有享元对象的引用。本角色需要自行存储所有享元对象的外蕴状态。
三、 单纯享元模式的示意性源代码
代码
//
Flyweight pattern -- Structural example
using
System;
using
System.Collections;
//
"FlyweightFactory"
class
FlyweightFactory
{
//
Fields
private
Hashtable flyweights
=
new
Hashtable();
//
Constructors
public
FlyweightFactory()
{
flyweights.Add(
"
X
"
,
new
ConcreteFlyweight());
flyweights.Add(
"
Y
"
,
new
ConcreteFlyweight());
flyweights.Add(
"
Z
"
,
new
ConcreteFlyweight());
}
//
Methods
public
Flyweight GetFlyweight(
string
key)
{
return
((Flyweight)flyweights[ key ]);
}
}
//
"Flyweight"
abstract
class
Flyweight
{
//
Methods
abstract
public
void
Operation(
int
extrinsicstate );
}
//
"ConcreteFlyweight"
class
ConcreteFlyweight : Flyweight
{
private
string
intrinsicstate
=
"
A
"
;
//
Methods
override
public
void
Operation(
int
extrinsicstate )
{
Console.WriteLine(
"
ConcreteFlyweight: intrinsicstate {0}, extrinsicstate {1}
"
,
intrinsicstate, extrinsicstate );
}
}
public
class
Client
{
public
static
void
Main(
string
[] args )
{
//
Arbitrary extrisic state
int
extrinsicstate
=
22
;
FlyweightFactory f
=
new
FlyweightFactory();
//
Work with different flyweight instances
Flyweight fx
=
f.GetFlyweight(
"
X
"
);
fx.Operation(
--
extrinsicstate );
Flyweight fy
=
f.GetFlyweight(
"
Y
"
);
fy.Operation(
--
extrinsicstate );
Flyweight fz
=
f.GetFlyweight(
"
Z
"
);
fz.Operation(
--
extrinsicstate );
}
}
四、 复合享元模式的结构
单纯享元模式中，所有的享元对象都可以直接共享。下面考虑一个较为复杂的情况，即将一些单纯享元使用合成模式
加以复合，形成复合享元对象。这样的复合享元对象本身不能共享，但是它们可以分解成单纯享元对象，而后者则可
以共享。复合享元模式的类图如下图所示：
享元模式所涉及的角色有抽象享元角色、具体享元角色、复合享元角色、享员工厂角色，以及客户端角色等。
抽象享元角色：此角色是所有的具体享元类的超类，为这些类规定出需要实现的公共接口。那些需要外蕴状态
(External State)的操作可以通过方法的参数传入。抽象享元的接口使得享元变得可能，但是并不强制子类实行共享
因此并非所有的享元对象都是可以共享的。
具体享元(ConcreteFlyweight)角色：实现抽象享元角色所规定的接口。如果有内蕴状态的话，必须负责为内蕴状态
提供存储空间。享元对象的内蕴状态必须与对象所处的周围环境无关，从而使得享元对象可以在系统内共享。有时候
具体享元角色又叫做单纯具体享元角色，因为复合享元角色是由单纯具体享元角色通过复合而成的。
复合享元(UnsharableFlyweight)角色：复合享元角色所代表的对象是不可以共享的，但是一个复合享元对象可以分
解成为多个本身是单纯享元对象的组合。复合享元角色又称做不可共享的享元对象。
享元工厂(FlyweightFactoiy)角色：本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共
享。当一个客户端对象请求一个享元对象的时候，享元工厂角色需要检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象，
如果已经有了，享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象；如果系统中没有一个适当的享元对象的话，享元工厂
角色就应当创建一个新的合适的享元对象。
客户端(Client)角色：本角色还需要自行存储所有享元对象的外蕴状态。
五、 一个例子
代码
///
<summary>
///
用户
///
</summary>
class
User
{
private
string
name;
public
User(
string
name)
{
this
.name
=
name;
}
public
string
Name
{
get
{
return
name; }
}
}
///
<summary>
///
网站抽象类
///
</summary>
abstract
class
WebSite
{
public
abstract
void
Use(User user);
}
///
<summary>
///
具体网站类
///
</summary>
class
ConcreteWebSite:WebSite
{
private
string
name
=
""
;
public
ConcreteWebSite(
string
name)
{
this
.name
=
name;
}
public
override
void
Use(User user)
{
Console.WriteLine(
"
网站分类：
"
+
name
+
"
用户：
"
+
user.Name);
}
}
///
<summary>
///
网站工厂
///
</summary>
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]);
}
//
获得网站分类总量
public
int
GetWebSiteCount()
{
return
flyweights.Count;
}
}
class
Program
{
static
void
Main(
string
[] args)
{
WebSiteFactory f
=
new
WebSiteFactory();
WebSite fx
=
f.GetWebSiteCategory(
"
产品展示
"
);
fx.Use(
new
User(
"
xxx
"
));
WebSite fy
=
f.GetWebSiteCategory(
"
产品展示
"
);
fy.Use(
new
User(
"
yyy
"
));
WebSite fz
=
f.GetWebSiteCategory(
"
产品展示
"
);
fz.Use(
new
User(
"
zzz
"
));
WebSite fu
=
f.GetWebSiteCategory(
"
博客
"
);
fu.Use(
new
User(
"
uuu
"
));
WebSite fq
=
f.GetWebSiteCategory(
"
博客
"
);
fq.Use(
new
User(
"
qqq
"
));
WebSite fw
=
f.GetWebSiteCategory(
"
博客
"
);
fw.Use(
new
User(
"
www
"
));
Console.WriteLine(
"
得到网站分类总数为：{0}
"
,f.GetWebSiteCount());
}
}
七、 享元模式应当在什么情况下使用
当以下所有的条件都满足时，可以考虑使用享元模式：一个系统有大量的对象。 这些对象耗费大量的内存。 这些对
象的状态中的大部分都可以外部化。 这些对象可以按照内蕴状态分成很多的组，当把外蕴对象从对象中剔除时，每
一个组都可以仅用一个对象代替。 软件系统不依赖于这些对象的身份，换言之，这些对象可以是不可分辨的。满足
以上的这些条件的系统可以使用享元对象。最后，使用享元模式需要维护一个记录了系统已有的所有享元的表，而这
需要耗费资源。因此，应当在有足够多的享元实例可供共享时才值得使用享元模式。
八、 享元模式的优点和缺点
享元模式的优点在于它大幅度地降低内存中对象的数量。但是，它做到这一点所付出的代价也是很高的：享元模式使
得系统更加复杂。为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，这使得程序的逻辑复杂化。 享元模式将享元对象
的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长。