设计模式之禅笔记——亨元模式
谢谢设计模式之禅的详细讲解，但是只提供了java代码实现，我想借学习设计模式打开c++的大门，所以就想到通过c++跟java两种语言来实现同一种设计模式，希望大家多提意见，共同学习。
由于能力有限，我只能转载师傅们的博客，在这里只是学习探讨只用，请谅解！
一、引言
1、
java中String类型的对象一旦被创造就不可改变，当两个String对象所包含的内容相同的时候，JVM只创建一个String对象对应这两个不同的对象引用。
public class TestPattern {
public static void main(String[] args){
String n = "I Love Java";
String m = "I Love Java";
System.out.println(n==m);
}
}
这段代码会告诉你n==m是true，这就说明了在JVM中n和m两个引用了同一个String对象。
在系统输出之前加入一行代码“m = m + "hehe";”，这时候n==m结果为false，为什么刚才两个还是引用相同的对象，现在就不是了呢？原因就是在执行后添加语句时，m指向了一个新创建的String对象，而不是修改引用的对象。
String类型的设计避免了在创建N多的String对象时产生的不必要的资源损耗，可以说是享元模式应用的范例。
2、
在面向对象的程序设计语言看来，一切事务都被描述成对象（Object）。
对象拥有状态（属性）和行为（方法），我们将具有相同行为的对象抽象为类（Class），
类可以被看作只保留行为的对象模板，类可以在运行时被重新赋予状态数据从而形成了对象。
在运行时，对象占用一定的内存空间用来存储状态数据。如果不作特殊的处理，
尽管是由同一个类生成的两个对象，而且这两个对象的的状态数据完 全相同，
但在内存中还是会占用两份空间，这样的情况对于程序的功能也许并没有影响，
但如果把状态相同的同一类对象在内存中进行合并，必然会大大减少存储空 间的浪费。
举一个现实中的例子，某淘宝店经营一款畅销女式皮鞋，每天需要处理大量的订单信息，
在订单中需要注明客户购买的皮鞋信息，我们将皮鞋产品抽象出来：
class Shoe{
String color;//颜色
int size;//尺寸
String position;//库存位置
public String getColor() {
return color;
}
public void setColor(String color) {
this.color = color;
}
public int getSize() {
return size;
}
public void setSize(int size) {
this.size = size;
}
public String getPosition() {
return position;
}
public void setPosition(String position) {
this.position = position;
}
}
正如上面的代码所描述，皮鞋分为颜色、尺寸和库存位置三项状态数据。
其中颜色和尺寸为皮鞋的自然状态，我们称之为对象内部状态，这些状态数据只与对象本身 有关，
不随外界环境的改变而发生变化。再来看库存位置，我们将这个状态称为对象的外部状态，
外部状态与对象本身无必然关系，外部状态总是因为外界环境的改 变而变化，
也就是说外部状态是由外界环境来决定的。在本例中，皮鞋今天放在A仓库，明天可能放在B仓库，
但无论存放在哪个仓库，同一只皮鞋就是同一只皮 鞋，它的颜色和尺寸不会随着存放位置的不同而发生变化。
享元模式的核心思想就是将内部状态相同的对象在存储时进行缓存。也就是说同一颜色同一尺寸的皮鞋，
我们在内存中只保留一份实例，在访问对象时，我们访问的其实是对象缓存的版本，而不是每次都重新生成对象。
享元模式仍然允许对象具有外部属性，由于我们访问的始终是对象缓存的版本，所以我们在使用对象前，
必须将外部状态重新注入对象。由于享元模式禁止生成新的对象，所以在使用享元模式时，通常伴随着工厂方法的应用。我们来看下面的例子：
class ShoeFactory {
Collection<Shoe> shoes = new ArrayList<Shoe>();
Shoe getSheo(String color, int size, String position) {
//首先在缓存中查找对象
for (Shoe shoe : shoes) {
if (shoe.getColor() == color && shoe.getSize() == size) {
//在缓存中命中对象后还原对象的外部属性
shoe.setPosition(position);
return shoe;
}
}
//如果缓存未命中则新建对象并加入缓存
Shoe shoe = new Shoe();
shoe.setColor(color);
shoe.setSize(size);
shoe.setPosition(position);
shoes.add(shoe);
return shoe;
}
}
在面向对象的程序设计语言看来，一切事务都被描述成对象（Object）。
对象拥有状态（属性）和行为（方法），我们将具有相同行为的对象抽象为类（Class），
类可以被看作只保留行为的对象模板，类可以在运行时被重新赋予状态数据从而形成了对象。
在运行时，对象占用一定的内存空间用来存储状态数据。如果不作特殊的处理，
尽管是由同一个类生成的两个对象，而且这两个对象的的状态数据完 全相同，
但在内存中还是会占用两份空间，这样的情况对于程序的功能也许并没有影响，
但如果把状态相同的同一类对象在内存中进行合并，必然会大大减少存储空 间的浪费。
举一个现实中的例子，某淘宝店经营一款畅销女式皮鞋，每天需要处理大量的订单信息，
在订单中需要注明客户购买的皮鞋信息，我们将皮鞋产品抽象出来：
通过ShoeFactory工厂，我们每次拿到的皮鞋都是缓存的版本，如果缓存中没有我们需要的对象，
则新创建对象然后加入缓存中。注意上例中对象的外部属性position是如何注回对象的。
当我们在自己的业务场景中应用享元模式时，一定要注意分清对象的内部状态和外部状态，
享元模式强调缓存的版本只能包含对象的内部状态。
二、定义
采用一个共享来避免大量拥有相同内容对象的开销。
这种开销中最常见、直观的就是内存的损耗。享元模式以共享的方式高效的支持大量的细粒度对象。
在名字和定义中都体现出了共享这一个核心概念，
那么怎么来实现共享呢？要知道每个事物都是不同的，但是又有一定的共性，
如果只有完全相同的事物才能共享，那么享元模式可以说就是不可行的；因此我们应该尽量将事物的共性共享，
而又保留它的个性。为了做到这点，享元模式中区分了内蕴状态和外蕴状态。内蕴状态就是共性，外蕴状态就是个性了。
注：共享的对象必须是不可变的，不然一变则全变（如果有这种需求除外)
内蕴状态存 储在享元内部，不会随环境的改变而有所不同，是可以共享的；外蕴状态是不可以共享的，
它随环境的改变而改变的，因此外蕴状态是由客户端来保持（因为环境的 变化是由客户端引起的）。
在每个具体的环境下，客户端将外蕴状态传递给享元，从而创建不同的对象出来。
三、举例
1、
java通用类图：
c++通用类图：
Flyweight 模式中有一个类似 Factory 模式的对象构造工厂FlyweightFactory，
当客户程序员（Client）需要一个对象时候就会向 FlyweightFactory 发出请求对象的消息 GetFlyweight（）消息，
FlyweightFactory 拥有一个管理、存储对象的“仓库” （或者叫对象池，vector 实现） ，
GetFlyweight（）消息会遍历对象池中的对象，如果已经存在则直接返回给 Client，
否则创建一个新的对象返回给 Client。
2、
（1）
java来实现：
package test_java_Flyweight;
public abstract class Order {
public abstract void sell();
}
package test_java_Flyweight;
public class FlavorOrder extends Order{
public String flavor;
public FlavorOrder(String flavor){
this.flavor = flavor;
}
@Override
public void sell() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("卖出一份" + flavor + "的咖啡。");
}
}
package test_java_Flyweight;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
public class FlavorFactory {
private Map<String, Order> flavorPool =
new HashMap<String, Order>();
private static FlavorFactory flavorFactory =
new FlavorFactory();
private FlavorFactory(){
}
public static FlavorFactory getInstance(){
return flavorFactory;
}
public Order getOrder(String flavor){
Order order = null;
// 如果此映射包含指定键的映射关系，则返回 true
if(flavorPool.containsKey(flavor)){
order = flavorPool.get(flavor);
}else{
order = new FlavorOrder(flavor);
flavorPool.put(flavor, order);
}
return order;
}
public int getTotalFlavorsMade(){
return flavorPool.size();
}
}
package test_java_Flyweight;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class Client {
private static List<Order> orders = new ArrayList<Order>();
private static FlavorFactory flavorFactory;
private static void takeOrders(String flavor){
orders.add(flavorFactory.getOrder(flavor));
}
public static void main(String[] args){
flavorFactory = FlavorFactory.getInstance();
// 增加订单
takeOrders("摩卡");
takeOrders("卡布奇诺");
takeOrders("香草星冰乐");
takeOrders("香草星冰乐");
takeOrders("拿铁");
takeOrders("卡布奇诺");
takeOrders("拿铁");
takeOrders("卡布奇诺");
takeOrders("摩卡");
takeOrders("香草星冰乐");
takeOrders("卡布奇诺");
takeOrders("摩卡");
takeOrders("香草星冰乐");
takeOrders("拿铁");
takeOrders("拿铁");
// 卖咖啡
for(Order order : orders){
order.sell();
}
System.out.println("\n客户一共买了" + orders.size() + "杯咖啡！");
System.out.println("共生成了" + flavorFactory.getTotalFlavorsMade() + "个FlavorOrder java对象");
}
}
（2）
c++来实现：
// Flyweight.h
#ifndef _FLYWEIGHT_H_
#define _FLYWEIGHT_H_
#include <string>
using namespace std;
class Flyweight
{
public:
virtual ~Flyweight();
virtual void Operation(const string& extrinsicState);
string GetIntrinsicState();
protected:
Flyweight(string intrinsicState);
private:
string _intrinsicState;
};
class ConcreteFlyweight:public Flyweight
{
public:
ConcreteFlyweight(string intrinsicState);
~ConcreteFlyweight();
void Operation(const string& extrinsicState);
protected:
private:
};
#endif // ~_FLYWEIGHT_H_
// Flyweight.cpp
#include "Flyweight.h"
#include <iostream>
using namespace std;
Flyweight::Flyweight(string intrinsicState)
{
this->_intrinsicState = intrinsicState;
}
Flyweight::~Flyweight()
{
}
void Flyweight::Operation(const string& extrinsicState)
{
}
string Flyweight::GetIntrinsicState()
{
return this->_intrinsicState;
}
ConcreteFlyweight::ConcreteFlyweight(string intrinsicState):Flyweight(intrinsicState)
{
cout << "ConcreteFlyweight Build...." << intrinsicState << endl;
}
ConcreteFlyweight::~ConcreteFlyweight()
{
}
void ConcreteFlyweight::Operation(const string& extrinsicState)
{
cout << "ConcreteFlyweight:" << endl;
}
//FlyweightFactory.h
#ifndef _FLYWEIGHTFACTORY_H_
#define _FLYWEIGHTFACTORY_H_
#include"Flyweight.h"
#include<string>
#include<vector>
using namespace std;
class FlyweightFactory
{
public:
FlyweightFactory();
~FlyweightFactory();
Flyweight* GetFlyweight(const string& key);
protected:
private:
vector<Flyweight*> _fly;
};
#endif
//FlyweightFactory.cpp
#include "FlyweightFactory.h"
#include<iostream>
#include<string>
#include<cassert>
using namespace std;
FlyweightFactory::FlyweightFactory()
{
}
FlyweightFactory::~FlyweightFactory()
{
}
Flyweight* FlyweightFactory::GetFlyweight(const string& key)
{
vector<Flyweight*>::iterator it = _fly.begin();
for(; it != _fly.end(); it++)
{
if((*it)->GetIntrinsicState() == key)
{
cout << "already create by users.... " << endl;
return *it;
}
}
Flyweight* fn = new ConcreteFlyweight(key);
_fly.push_back(fn);
return fn;
}
测试代码：
// main.cpp
#include"Flyweight.h"
#include"FlyweightFactory.h"
#include<iostream>
using namespace std;
int main(int argc, char* argv[])
{
FlyweightFactory* fc = new FlyweightFactory();
Flyweight* fw1 = fc->GetFlyweight("hello");
Flyweight* fw2 = fc->GetFlyweight("world");
Flyweight* fw3 = fc->GetFlyweight("hello");
return 0;
}
代码说明：
Flyweight 模式在实现过程中主要是要为共享对象提供一个存放的“仓库” （对象池） ，
这里是通过 C++ STL中Vector容器，当然就牵涉到 STL 编程的一些问题（Iterator使用等） 。
另外应该注意的就是对对象“仓库” （对象池）的管理策略（查找、插入等） ，这里是通过直
接的顺序遍历实现的。
（3）
Android SDK源码之亨元模式：
Android中SQLiteCompiledSql的使用，其实是很多数据库系统典型的实现。从应用启动，通过各种数据库操作，我们不知道进行了多少次的查询操作，而这些操作中又有相当一部分sql语句是相同的，这些编译后的sql编译对象其实是一样的，是可以共用共享的，其实就是缓存。SQLiteCompiledSql就是这样的一个需要共享的享元对象。
享元对象类SQLiteCompiledSql，主要是内部状态sql语句：
class SQLiteCompiledSql {
private String mSqlStmt = null;
native_compile(sql);
native_finalize();
} 享元工厂类：
public class SQLiteDatabase{
Map<String, SQLiteCompiledSql> mCompiledQueries = Maps.newHashMap();
SQLiteCompiledSql getCompiledStatementForSql(String sql) {
SQLiteCompiledSql compiledStatement = null;
boolean cacheHit;
synchronized(mCompiledQueries) {
if (mMaxSqlCacheSize == 0) {
return null;
}
cacheHit = (compiledStatement = mCompiledQueries.get(sql)) != null;
}
if (cacheHit) {
mNumCacheHits++;
} else {
mNumCacheMisses++;
}
return compiledStatement;
}
private void deallocCachedSqlStatements() {
synchronized (mCompiledQueries) {
for (SQLiteCompiledSql compiledSql : mCompiledQueries.values()) {
compiledSql.releaseSqlStatement();
}
mCompiledQueries.clear();
}
}
void addToCompiledQueries(String sql, SQLiteCompiledSql compiledStatement) {
//省略具体代码
}
}
参考文档：
http://www.blogjava.net/qileilove/archive/2012/12/14/393015.html