講解C#設計模式編程中享元模式的運用

2020-01-24 01:15:53

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供稿：網友

一、概述

在軟件開發中，我們有時需要創建大量細粒度的對象，比如文檔處理系統就可能需要創建成千上萬的字符對象。但如果對每個字符對象都分配內存，那么在系統運行時就會耗費大量的內存。如何在保留面向對象操作方式優點的同時避免創建大量的對象呢？這就到了享元模式發揮作用的時候了。

二、享元模式

享元模式運用共享技術有效地支持大量細粒度的對象。例如可以對文檔處理系統創建共享池，在共享池中建立字母和代碼的對應關系，這樣就可以用共享池中的26個對象解決需要創建大量對象的問題。其結構圖如下：

201622291612761.jpg (467×289)

Flyweight定義了享元接口，外部對象通過這個接口來訪問具體的享元對象。

ConcreteFlyweight實現Flyweight接口，定義了具體的享元對象，并保存享元對象的內部狀態。該享元對象是可共享的。

UnsharedConcreteFlyweight實現Flyweight接口，定義了不用于共享的享元對象。

FlyweightFactory創建并管理享元對象。

Client保存對享元接口的引用，通過該引用有效的使用具體的享元對象。

三、示例
下面以一個實際的應用來實現下享元模式。這個例子是：一個文本編輯器中會出現很多字面，使用享元模式去實現這個文本編輯器的話，會把每個字面做成一個享元對象。享元對象的內部狀態就是這個字面，而字母在文本中的位置和字體風格等其他信息就是它的外部狀態。下面就以這個例子來實現下享元模式，具體實現代碼如下：

/// <summary> /// 客戶端調用 /// </summary> class Client {  static void Main(string[] args)  {   // 定義外部狀態，例如字母的位置等信息   int externalstate = 10;   // 初始化享元工廠   FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();   // 判斷是否已經創建了字母A，如果已經創建就直接使用創建的對象A   Flyweight fa = factory.GetFlyweight("A");   if (fa != null)   {    // 把外部狀態作為享元對象的方法調用參數    fa.Operation(--externalstate);   }   // 判斷是否已經創建了字母B   Flyweight fb = factory.GetFlyweight("B");   if (fb != null)   {    fb.Operation(--externalstate);   }   // 判斷是否已經創建了字母C   Flyweight fc = factory.GetFlyweight("C");   if (fc != null)   {    fc.Operation(--externalstate);   }   // 判斷是否已經創建了字母D   Flyweight fd= factory.GetFlyweight("D");   if (fd != null)   {    fd.Operation(--externalstate);   }   else   {    Console.WriteLine("駐留池中不存在字符串D");    // 這時候就需要創建一個對象并放入駐留池中    ConcreteFlyweight d = new ConcreteFlyweight("D");    factory.flyweights.Add("D", d);   }   Console.Read();  } } /// <summary> /// 享元工廠，負責創建和管理享元對象 /// </summary> public class FlyweightFactory {  // 最好使用泛型Dictionary<string,Flyweighy>  //public Dictionary<string, Flyweight> flyweights = new Dictionary<string, Flyweight>();  public Hashtable flyweights = new Hashtable();  public FlyweightFactory()  {   flyweights.Add("A", new ConcreteFlyweight("A"));   flyweights.Add("B", new ConcreteFlyweight("B"));   flyweights.Add("C", new ConcreteFlyweight("C"));  }  public Flyweight GetFlyweight(string key)  {// 更好的實現如下   //Flyweight flyweight = flyweights[key] as Flyweight;   //if (flyweight == null)   //{   // Console.WriteLine("駐留池中不存在字符串" + key);   // flyweight = new ConcreteFlyweight(key);   //}   //return flyweight;return flyweights[key] as Flyweight;  } } /// <summary> /// 抽象享元類，提供具體享元類具有的方法 /// </summary> public abstract class Flyweight {  public abstract void Operation(int extrinsicstate); } // 具體的享元對象，這樣我們不把每個字母設計成一個單獨的類了，而是作為把共享的字母作為享元對象的內部狀態 public class ConcreteFlyweight : Flyweight {  // 內部狀態  private string intrinsicstate ;  // 構造函數  public ConcreteFlyweight(string innerState)  {   this.intrinsicstate = innerState;  }  /// <summary>  /// 享元類的實例方法  /// </summary>  /// <param name="extrinsicstate">外部狀態</param>  public override void Operation(int extrinsicstate)  {   Console.WriteLine("具體實現類: intrinsicstate {0}, extrinsicstate {1}", intrinsicstate, extrinsicstate);  } }

在享元模式的實現中，我們沒有像之前一樣，把一個細粒度的類實例設計成一個單獨的類，而是把它作為共享對象的內部狀態放在共享類的內部定義。

四、享元模式的優缺點
分析完享元模式的實現之后，讓我們繼續分析下享元模式的優缺點：

優點：

降低了系統中對象的數量，從而降低了系統中細粒度對象給內存帶來的壓力。

缺點：

1.為了使對象可以共享，需要將一些狀態外部化，這使得程序的邏輯更復雜，使系統復雜化。
2.享元模式將享元對象的狀態外部化，而讀取外部狀態使得運行時間稍微變長。

五、使用場景
在下面所有條件都滿足時，可以考慮使用享元模式：