C#设计模式——享元模式(Flyweight Pattern)

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

我们简单的实现本文开头所表述的文档处理系统。

首先定义Flyweight。

 1     public abstract class Character
 2     {
 3         public int Size { get; set; }
 4         public Color Color { get; set; }
 5         protected char _c;
 6 
 7         public Character()
 8         {
 9             Size = 10;
10             Color = Color.Black;
11         }
12 
13         public override string ToString()
14         {
15             return string.Format("Character is {0}, Size is {1}, Color is {2}", _c, Size.ToString(), Color.ToString());
16         }
17     }

然后实现具体的享元对象。

 1     public class CharacterA : Character
 2     {
 3         public CharacterA()
 4         {
 5             _c = 'A';
 6         }
 7     }
 8 
 9     public class CharacterB : Character
10     {
11         public CharacterB()
12         {
13             _c = 'B';
14         }
15     }
16 
17     public class CharacterC : Character
18     {
19         public CharacterC()
20         {
21             _c = 'C';
22         }
23     }

接着定义FlyweightFactory并建立共享池。

 1     public static class CharacterFactory
 2     {
 3         private static Dictionary<char, Character> _characters;
 4 
 5         static CharacterFactory()
 6         {
 7             _characters = new Dictionary<char, Character>();
 8             _characters.Add('a', new CharacterA());
 9             _characters.Add('b', new CharacterB());
10             _characters.Add('c', new CharacterC());
11         }
12 
13         public static Character GetCharacter(char c)
14         {
15             return _characters[c];
16         }
17     }

最后看一下如何使用这些享元对象。

 1     static void Main(string[] args)
 2     {
 3         Character character = CharacterFactory.GetCharacter('a');
 4         Console.WriteLine(character.ToString());
 5         character = CharacterFactory.GetCharacter('b');
 6         character.Size = 20;
 7         character.Color = Color.Red;
 8         Console.WriteLine(character.ToString());
 9         character = CharacterFactory.GetCharacter('c');
10         character.Size = 15;
11         character.Color = Color.Yellow;
12         Console.WriteLine(character.ToString());
13     }