讲解C#设计模式编程中享元模式的运用

来源：本站原创|时间：2020-01-10|栏目：C#教程|点击：次

一、概述

在软件开发中，我们有时需要创建大量细粒度的对象，比如文档处理系统就可能需要创建成千上万的字符对象。但如果对每个字符对象都分配内存，那么在系统运行时就会耗费大量的内存。如何在保留面向对象操作方式优点的同时避免创建大量的对象呢？这就到了享元模式发挥作用的时候了。

二、享元模式

享元模式运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。例如可以对文档处理系统创建共享池，在共享池中建立字母和代码的对应关系，这样就可以用共享池中的26个对象解决需要创建大量对象的问题。其结构图如下：

Flyweight定义了享元接口，外部对象通过这个接口来访问具体的享元对象。

ConcreteFlyweight实现Flyweight接口，定义了具体的享元对象，并保存享元对象的内部状态。该享元对象是可共享的。

UnsharedConcreteFlyweight实现Flyweight接口，定义了不用于共享的享元对象。

FlyweightFactory创建并管理享元对象。

Client保存对享元接口的引用，通过该引用有效的使用具体的享元对象。

三、示例
下面以一个实际的应用来实现下享元模式。这个例子是：一个文本编辑器中会出现很多字面，使用享元模式去实现这个文本编辑器的话，会把每个字面做成一个享元对象。享元对象的内部状态就是这个字面，而字母在文本中的位置和字体风格等其他信息就是它的外部状态。下面就以这个例子来实现下享元模式，具体实现代码如下：

/// <summary>
 /// 客户端调用
 /// </summary>
 class Client
 {
  static void Main(string[] args)
  {
   // 定义外部状态，例如字母的位置等信息
   int externalstate = 10;
   // 初始化享元工厂
   FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
   // 判断是否已经创建了字母A，如果已经创建就直接使用创建的对象A
   Flyweight fa = factory.GetFlyweight("A");
   if (fa != null)
   {
    // 把外部状态作为享元对象的方法调用参数
    fa.Operation(--externalstate);
   }
   // 判断是否已经创建了字母B
   Flyweight fb = factory.GetFlyweight("B");
   if (fb != null)
   {
    fb.Operation(--externalstate);
   }
   // 判断是否已经创建了字母C
   Flyweight fc = factory.GetFlyweight("C");
   if (fc != null)
   {
    fc.Operation(--externalstate);
   }
   // 判断是否已经创建了字母D
   Flyweight fd= factory.GetFlyweight("D");
   if (fd != null)
   {
    fd.Operation(--externalstate);
   }
   else
   {
    Console.WriteLine("驻留池中不存在字符串D");
    // 这时候就需要创建一个对象并放入驻留池中
    ConcreteFlyweight d = new ConcreteFlyweight("D");
    factory.flyweights.Add("D", d);
   }
   Console.Read();
  }
 }
 /// <summary>
 /// 享元工厂，负责创建和管理享元对象
 /// </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)
  {
// 更好的实现如下
   //Flyweight flyweight = flyweights[key] as Flyweight;
   //if (flyweight == null)
   //{
   // Console.WriteLine("驻留池中不存在字符串" + key);
   // flyweight = new ConcreteFlyweight(key);
   //}
   //return flyweight;
return flyweights[key] as Flyweight;
  }
 }
 /// <summary>
 /// 抽象享元类，提供具体享元类具有的方法
 /// </summary>
 public abstract class Flyweight
 {
  public abstract void Operation(int extrinsicstate);
 }
 // 具体的享元对象，这样我们不把每个字母设计成一个单独的类了，而是作为把共享的字母作为享元对象的内部状态
 public class ConcreteFlyweight : Flyweight
 {
  // 内部状态
  private string intrinsicstate ;
  // 构造函数
  public ConcreteFlyweight(string innerState)
  {
   this.intrinsicstate = innerState;
  }
  /// <summary>
  /// 享元类的实例方法
  /// </summary>
  /// <param name="extrinsicstate">外部状态</param>
  public override void Operation(int extrinsicstate)
  {
   Console.WriteLine("具体实现类: intrinsicstate {0}, extrinsicstate {1}", intrinsicstate, extrinsicstate);
  }
 }

在享元模式的实现中，我们没有像之前一样，把一个细粒度的类实例设计成一个单独的类，而是把它作为共享对象的内部状态放在共享类的内部定义。

四、享元模式的优缺点
分析完享元模式的实现之后，让我们继续分析下享元模式的优缺点：

优点：

降低了系统中对象的数量，从而降低了系统中细粒度对象给内存带来的压力。

缺点：

1.为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，这使得程序的逻辑更复杂，使系统复杂化。
2.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。

五、使用场景
在下面所有条件都满足时，可以考虑使用享元模式：