一、引言

大家都知道單例模式，通過(guò)一個(gè)全局變量來(lái)避免重復(fù)創(chuàng)建對(duì)象而產(chǎn)生的消耗，若系統(tǒng)存在大量的相似對(duì)象時(shí)，又該如何處理？參照單例模式，可通過(guò)對(duì)象池緩存可共享的對(duì)象，避免創(chuàng)建多對(duì)象，盡可能減少內(nèi)存的使用，提升性能，防止內(nèi)存溢出。

在軟件開(kāi)發(fā)過(guò)程，如果我們需要重復(fù)使用某個(gè)對(duì)象的時(shí)候，如果我們重復(fù)地使用new創(chuàng)建這個(gè)對(duì)象的話，這樣我們?cè)趦?nèi)存就需要多次地去申請(qǐng)內(nèi)存空間了，這樣可能會(huì)出現(xiàn)內(nèi)存使用越來(lái)越多的情況，這樣的問(wèn)題是非常嚴(yán)重，然而享元模式可以解決這個(gè)問(wèn)題，下面具體看看享元模式是如何去解決這個(gè)問(wèn)題的。

二、什么是享元模式

定義：共享元對(duì)象，運(yùn)用共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度對(duì)象的復(fù)用。如果在一個(gè)系統(tǒng)中存在多個(gè)相同的對(duì)象，那么只需要共享一份對(duì)象的拷貝，而不必為每一次使用創(chuàng)建新的對(duì)象。

享元模式是為數(shù)不多的、只為提升系統(tǒng)性能而生的設(shè)計(jì)模式，主要作用就是復(fù)用大對(duì)象（重量級(jí)對(duì)象），以節(jié)省內(nèi)存空間和對(duì)象創(chuàng)建時(shí)間。

面向?qū)ο罂梢苑浅７奖愕慕鉀Q一些擴(kuò)展性的問(wèn)題，但是在這個(gè)過(guò)程中系統(tǒng)務(wù)必會(huì)產(chǎn)生一些類(lèi)或者對(duì)象，如果系統(tǒng)中存在對(duì)象的個(gè)數(shù)過(guò)多時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)的性能下降。對(duì)于這樣的問(wèn)題解決最簡(jiǎn)單直接的辦法就是減少系統(tǒng)中對(duì)象的個(gè)數(shù)。享元模式提供了一種解決方案，使用共享技術(shù)實(shí)現(xiàn)相同或者相似對(duì)象的重用。也就是說(shuō)實(shí)現(xiàn)相同或者相似對(duì)象的代碼共享。

所謂享元模式就是運(yùn)行共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度對(duì)象的復(fù)用。系統(tǒng)使用少量對(duì)象，而且這些都比較相似，狀態(tài)變化小，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)象的多次復(fù)用。

共享模式是支持大量細(xì)粒度對(duì)象的復(fù)用，所以享元模式要求能夠共享的對(duì)象必須是細(xì)粒度對(duì)象。

首先了解兩個(gè)概念：內(nèi)部狀態(tài)、外部狀態(tài)。

內(nèi)部狀態(tài)：在享元對(duì)象內(nèi)部不隨外界環(huán)境改變而改變的共享部分。

外部狀態(tài)：隨著環(huán)境的改變而改變，不能夠共享的狀態(tài)就是外部狀態(tài)。

由于享元模式區(qū)分了內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài)，所以我們可以通過(guò)設(shè)置不同的外部狀態(tài)使得相同的對(duì)象可以具備一些不同的特性，而內(nèi)部狀態(tài)設(shè)置為相同部分。

在我們的程序設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們可能會(huì)需要大量的細(xì)粒度對(duì)象來(lái)表示對(duì)象，如果這些對(duì)象除了幾個(gè)參數(shù)不同外其他部分都相同，這個(gè)時(shí)候我們就可以利用享元模式來(lái)大大減少應(yīng)用程序當(dāng)中的對(duì)象。

如何利用享元模式呢？這里我們只需要將他們少部分的不同的部分當(dāng)做參數(shù)移動(dòng)到類(lèi)實(shí)例的外部，然后在方法調(diào)用的時(shí)候?qū)⑺麄儌鬟f過(guò)來(lái)就可以了。這里也就說(shuō)明了一點(diǎn)：內(nèi)部狀態(tài)存儲(chǔ)于享元對(duì)象內(nèi)部，而外部狀態(tài)則應(yīng)該由客戶端來(lái)考慮。

三、享元模式的結(jié)構(gòu)

1.Flyweight: 享元接口，所有具體享元類(lèi)的超類(lèi)或接口，通過(guò)該接口Flyweight可以接受并作用于外部狀態(tài)。通過(guò)該接口可以傳入外部的狀態(tài)，在享元對(duì)象的方法處理中可能會(huì)使用這些外部的數(shù)據(jù)。

2.ConcreteFlyweight: 具體的享元實(shí)現(xiàn)對(duì)象，指定內(nèi)部狀態(tài)，必須是共享的，需要封裝Flyweight的內(nèi)部狀態(tài)。

3.UnshareConcreteFlyweight: 非共享的享元實(shí)現(xiàn)對(duì)象，并不是所有的Flyweight實(shí)現(xiàn)對(duì)象都需要共享。非共享的享元實(shí)現(xiàn)對(duì)象通常是對(duì)享元對(duì)象的組合對(duì)象。

4.FlyweightFactoty: 享元工廠類(lèi)，主要用來(lái)創(chuàng)建并管理共享的享元對(duì)象，并對(duì)外提供訪問(wèn)共享享元的接口。當(dāng)用戶請(qǐng)求一個(gè)Flyweight時(shí)，F(xiàn)lyweightFactory就會(huì)提供一個(gè)已經(jīng)創(chuàng)建的Flyweight對(duì)象或者新建一個(gè)（如果不存在）。

5.Client: 享元客戶端，主要的工作就是維持一個(gè)對(duì)Flyweight的引用，計(jì)算或存儲(chǔ)享元的外部狀態(tài)，當(dāng)然這里可訪問(wèn)共享和不共享的Flyweight對(duì)象。

享元模式的核心在于享元工廠類(lèi)，享元工廠類(lèi)的作用在于提供一個(gè)用于存儲(chǔ)享元對(duì)象的享元池，用戶需要對(duì)象時(shí)，首先從享元池中獲取，如果享元池中不存在，則創(chuàng)建一個(gè)新的享元對(duì)象返回給用戶，并在享元池中保存該新增對(duì)象。

四、享元模式和單例模式的異同

享元模式可以再次創(chuàng)建對(duì)象 也可以取緩存對(duì)象

單例模式則是嚴(yán)格控制單個(gè)進(jìn)程中只有一個(gè)實(shí)例對(duì)象

享元模式可以通過(guò)自己實(shí)現(xiàn)對(duì)外部的單例 也可以在需要的使用創(chuàng)建更多的對(duì)象

單例模式是自身控制 需要增加不屬于該對(duì)象本身的邏輯

兩者都可以實(shí)現(xiàn)節(jié)省對(duì)象創(chuàng)建的時(shí)間 ThreadPool 線程池 與數(shù)據(jù)庫(kù)連接池 都有使用享元模式

五、享元模式的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

• 可以極大減少內(nèi)存中對(duì)象的數(shù)量，使得相同或相似對(duì)象在內(nèi)存中只保存一份，從而可以節(jié)約系統(tǒng)資源，提高系統(tǒng)性能。
• 享元模式的外部狀態(tài)相對(duì)獨(dú)立，而且不會(huì)影響其內(nèi)部狀態(tài)，從而使得享元對(duì)象可以在不同的環(huán)境中被共享。

缺點(diǎn)：

• 享元模式使得系統(tǒng)變得復(fù)雜，需要分離出內(nèi)部狀態(tài)和外部狀態(tài)，這使得程序的邏輯復(fù)雜化。
• 為了使對(duì)象可以共享，享元模式需要將享元對(duì)象的部分狀態(tài)外部化，而讀取外部狀態(tài)將使得運(yùn)行時(shí)間變長(zhǎng)。

六、享元模式的使用場(chǎng)景

• 一個(gè)系統(tǒng)有大量相同或者相似的對(duì)象，造成內(nèi)存的大量耗費(fèi)。
• 對(duì)象的大部分狀態(tài)都可以外部化，可以將這些外部狀態(tài)傳入對(duì)象中。
• 在使用享元模式時(shí)需要維護(hù)一個(gè)存儲(chǔ)享元對(duì)象的享元池，而這需要耗費(fèi)一定的系統(tǒng)資源，因此，應(yīng)當(dāng)在需要多次重復(fù)使用享元對(duì)象時(shí)才值得使用享元模式。

七、享元模式的實(shí)現(xiàn)

public abstract class abStudent
    {
        public string Name;
        public string schName;
        public string Sex;
        public abStudent()
        {
            schName = "吉林大學(xué)";
            Sex = "男";
        }
        public override string ToString()
        {
            return string.Format("我叫{0},性別{1},在讀學(xué)校{2}", Name, Sex, schName);
        }
    }

public class Student:abStudent
    {
        public Student(string name)
        {
            Name = name;
        }
    }

public class School
    {
        private Dictionary<int, Student> StudentList;
        public School()
        {
            StudentList = new Dictionary<int, Student>();
            StudentList.Add(1, new Student("張三"));
            StudentList.Add(2, new Student("李四"));
        }
        public Student GetStudent(int num)
        {
            return StudentList[num] as Student;
        }
    }

class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            School school = new School();
            Student student = school.GetStudent(1);
            Console.WriteLine(student.ToString());
            student = school.GetStudent(2);
            Console.WriteLine(student.ToString());
            Console.ReadKey();
        }
    }

八、總結(jié)

1、享元模式可以極大地減少系統(tǒng)中對(duì)象的數(shù)量。但是它可能會(huì)引起系統(tǒng)的邏輯更加復(fù)雜化。

2、享元模式的核心在于享元工廠，它主要用來(lái)確保合理地共享享元對(duì)象。

3、內(nèi)部狀態(tài)為不變共享部分，存儲(chǔ)于享元享元對(duì)象內(nèi)部，而外部狀態(tài)是可變部分，它應(yīng)當(dāng)油客戶端來(lái)負(fù)責(zé)。

本篇文章就到這里了，希望能夠給你帶來(lái)幫助，也希望您能夠多多關(guān)注腳本之家的更多內(nèi)容!