享元模式及C++实现

享元模式(flyweight)

flyweight是轻量级的意思，中文这边翻译成享元，更容易让人理解一些。

享元模式是为了应对大量细粒度对象重复的问题。程序中存在大量细粒度的对象，每次要使用时都必须创建一个新的对象，既影响了运行效率又增加了内存消耗。于是有了享元模式，享元模式提取出这些细粒度对象中间公共的状态（属性，我的理解），只生成一个实例对象，所有用到这些公共属性对象的地方，都指向这一个实例。

根据我的理解，很多类有一部分的属性是可以共享的，而不可共享的部分需要提取出来，通过参数传递来使用。

典型的享元模式的例子为文书处理器中以图形结构来表示字符。一个做法是，每个字形有其字型外观，字模metrics，和其他格式资讯，但为每个字符都生成这些书写，就会额外消耗许多的内存空间。取而代之的是，每个字符参照一个共享字形物件，此物件会被其他有共同特质的字符所分享；只有每个字符的位置才需要另外存储。[摘自 维基百科-享元模式]

文书处理器是最普遍的用来说明享元模式的例子。从这个例子就能看到哪些是可以被共享的，哪些是不能被共享的，通过这种方式达到提高系统效率和减小内存消耗的目的。

从下图看出，ConcreteFlyWeight就是可以共享的部分，通过工厂模式的方式来选择共享的实例，客户端就可以直接使用了。

我感觉就有点像简单工厂模式，区别是不像工厂模式一样每次都生成一个不同的对象实例，而是返回一个现成的对象实例。

暂时就只理解了这么多，其他的需要在实践中慢慢的总结。

 

常用场景

1.当系统中有大量的细粒度对象实例，而且这些对象实例中有一些属性是重复的情况下，考虑使用。

文本编辑器，输入法之类的常用应用。

 

优点

1.提高了系统的效率，减小了内存的消耗。

2.减少了重复代码。

3.减少了系统的复杂度。

 

缺点

1.维护共享对象和查找所需的共享对象需要花费很多时间。

 

C++实现

 

 1 #ifndef _FLYWEIGHT_H_
 2 #define _FLYWEIGHT_H_
 3 
 4 
 5 class FlyWeight
 6 {
 7 public:
 8     FlyWeight(){};
 9     virtual ~FlyWeight(){};
10 
11     virtual void operation() = 0;
12 
13 };
14 
15 
16 class ConcreteFlyWeight: public FlyWeight
17 {
18 public:
19     ConcreteFlyWeight(){};
20     ~ConcreteFlyWeight(){};
21     
22     void operation();
23     
24 };
25 
26 
27 
28 #endif

FlyWeight.h

1 #include "FlyWeight.h"
2 #include <stdio.h>
3 
4 
5 void ConcreteFlyWeight::operation()
6 {
7     printf("I'm ConcreteFlyWeight!\n");
8 }

FlyWeight.cpp

 1 #ifndef _FLYWEIGHT_FACTORY_H_
 2 #define _FLYWEIGHT_FACTORY_H_
 3 
 4 #include <vector>
 5 #include "FlyWeight.h"
 6 
 7 using namespace std;
 8 
 9 class FlyWeightFactory
10 {
11   public:
12     FlyWeightFactory();
13     ~FlyWeightFactory();
14 
15     FlyWeight* GetFlyWeight(int key);
16 
17   private:
18     vector<FlyWeight*> m_flyWeights;//很多时候为了增加效率，使用hash表之类的结构，这里简单的使用vector
19 };
20 
21 #endif

FlyWeightFactory.h

 1 #include "FlyWeightFactory.h"
 2 
 3 FlyWeightFactory::FlyWeightFactory()
 4 {
 5     FlyWeight* tmp = new ConcreteFlyWeight();
 6     m_flyWeights.push_back(tmp);
 7 }
 8 
 9 
10 
11 
12 FlyWeightFactory::~FlyWeightFactory()
13 {
14     FlyWeight* tmp = m_flyWeights.at(0);
15     delete tmp;
16     tmp = NULL;
17 }
18 
19 
20 
21 
22 FlyWeight* FlyWeightFactory::GetFlyWeight(int key)
23 {
24     //简单点表示
25     return m_flyWeights.at(key);
26 }

FlyWeightFactory.cpp

 1 #include "FlyWeightFactory.h"
 2 
 3 
 4 
 5 int main()
 6 {
 7     FlyWeightFactory* factory = new FlyWeightFactory();
 8 
 9     FlyWeight* flyWeight = factory->GetFlyWeight(0);
10     flyWeight->operation();
11     return 0;
12 }

client.cpp

g++ -o client client.cpp FlyWeight.cpp FlyWeightFactory.cpp

 

运行结果