C#設計模式——享元模式(Flyweight Pattern)

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：

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，並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，定義了不用於共享的享元對象。

FlyweightFactory創建並管理享元對象。

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

我們簡單的實現本文開頭所表述的文檔處理系統。

首先定義Flyweight。

    public abstract class Character
    {
        public int Size { get; set; }
        public Color Color { get; set; }
        protected char _c;

        public Character()
        {
            Size = 10;
            Color = Color.Black;
        }

        public override string ToString()
        {
            return string.Format("Character is {0}, Size is {1}, Color is {2}", _c, Size.ToString(), Color.ToString());
        }
    }

然后實現具體的享元對象。

    public class CharacterA : Character
    {
        public CharacterA()
        {
            _c = 'A';
        }
    }

    public class CharacterB : Character
    {
        public CharacterB()
        {
            _c = 'B';
        }
    }

    public class CharacterC : Character
    {
        public CharacterC()
        {
            _c = 'C';
        }
    }

接着定義FlyweightFactory並建立共享池。

    public static class CharacterFactory
    {
        private static Dictionary<char, Character> _characters;

        static CharacterFactory()
        {
            _characters = new Dictionary<char, Character>();
            _characters.Add('a', new CharacterA());
            _characters.Add('b', new CharacterB());
            _characters.Add('c', new CharacterC());
        }

        public static Character GetCharacter(char c)
        {
            return _characters[c];
        }
    }

最后看一下如何使用這些享元對象。

    static void Main(string[] args)
    {
        Character character = CharacterFactory.GetCharacter('a');
        Console.WriteLine(character.ToString());
        character = CharacterFactory.GetCharacter('b');
        character.Size = 20;
        character.Color = Color.Red;
        Console.WriteLine(character.ToString());
        character = CharacterFactory.GetCharacter('c');
        character.Size = 15;
        character.Color = Color.Yellow;
        Console.WriteLine(character.ToString());
    }