享元模式（FlyWeight）

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本文深入探讨了享元模式在软件设计中的应用，阐述了如何通过共享技术有效减少服务器资源消耗，提高资源利用效率。通过代码实现与案例分析，展示了享元模式如何在网站共享场景中降低对象实例数量，从而优化性能和资源管理。

享元模式（FlyWeight），运用共享技术有效的支持大量细粒度的对象。也就是说当项目中需要应用大量相同或相似的功能代码时，那么对于硬盘、内存、CPU、数据库空间的等服务器资源均可达到共享，以减少服务器资源，提高利用率。

享元模式UML类图：

如上图所示，FlyWeight类，它是所有具体享元类的超类或者接口，通过这个接口，FlyWeight可以接受并作用于外部状态；ConcreteFlyWeight是继承FlyWeight超类或者实现FlyWeight接口，并为内部状态增加存储空间；UnsharedConcreteFlyWeight是指那些不需要共享的FlyWeight子类。因为FlyWeight接口共享成为可能，但它并不强制共享；FlyWeightFactory是一个享元工厂，用来创建并管理FlyWeight对象，它主要是用来确保合理地共享FlyWeight，当用户请求一个flyWeight时，FlyWeightFactory对象提供一个已创建的实例或者创建一个（如果没有的话）。

享元模式代码实现：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Collections;
namespace FlyWeight
{
    /*FlyWeight类，它是所有具体享元类的超类或者接口，通过这个接口，FlyWeight可以接受并作用于外部状态。 */
    abstract  class FlyWeight
    {
        public abstract void Operation(int extrinsicstate);
    }

    /*ConcreteFlyWeight是继承FlyWeight超类或者实现FlyWeight接口，并为内部状态增加存储空间。*/
    class ConcreteFlyWeight : FlyWeight
    {
        public override void Operation(int extrinsicstate)
        {
            Console.WriteLine("共享的具体FlyWeight："+extrinsicstate);
            //throw new NotImplementedException();
        }
    }

    /*UnsharedConcreteFlyWeight是指那些不需要共享的FlyWeight子类。因为FlyWeight接口共享成为可能，但它并不强制共享。*/
    class UnsharedFlyWeight : FlyWeight
    {
        public override void Operation(int extrinsicstate)
        {
            Console.WriteLine("不共享的具体FlyWeight："+extrinsicstate);
            //throw new NotImplementedException();
        }
    }

    /*FlyWeightFactory是一个享元工厂，用来创建并管理FlyWeight对象。它主要是用来确保合理地共享FlyWeight，当用户请求一个
     flyWeight时，FlyWeightFactory对象提供一个已创建的实例或者创建一个（如果没有的话）*/
    class FlyWeightFactory
    {
        private Hashtable flyweights = new Hashtable();
        public FlyWeightFactory()
        {
            flyweights.Add("x",new ConcreteFlyWeight());
            flyweights.Add("y",new ConcreteFlyWeight());
            flyweights.Add("z",new ConcreteFlyWeight());
        }

        public FlyWeight getFlyWeight(string key)
        {
            return ((FlyWeight)flyweights[key]);
        }
    }
}

客户端：

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace FlyWeight
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            int extrinsicstate = 22;
            FlyWeightFactory f = new FlyWeightFactory();

            FlyWeight fx = f.getFlyWeight("x");
            fx.Operation(--extrinsicstate);

            FlyWeight fy = f.getFlyWeight("y");
            fx.Operation(--extrinsicstate);

            FlyWeight fz = f.getFlyWeight("z");
            fx.Operation(--extrinsicstate);

            FlyWeight uf = new UnsharedFlyWeight();
            uf.Operation(--extrinsicstate);

            Console.Read();

        }
    }
}

享元模式总结：

在享元对象内部并且不会随环境改变而改变的共享部分，可以称之为是享元对象的内部状态，而随环境改变而改变的、不可以共享的状态就是外部状态了。事实上，享元模式可以避免大量非常相似类的开销。在程序设计中，有时需要生成大量细粒度的类实例来表示数据。如果能发现这些实例除了几个参数外基本上都是相同的，有时就能够受大幅度减少需要实例化的类的数量。如果能把那些参数移到类实例的外面，在方法调用时将它们传递进来，就可以通过共享大幅度地减少单个实例的数目。也就是说，享元模式FlyWeight执行时所需要的状态是有内部的也可能有外部的，内部状态存储于ConcreteFlyWeight对象之中，而外部对象则应该考虑由客户端对象存储或计算，当调用FlyWeight对象的操作时，将该状态传递给它。

如果一个应用程序使用了大量的对象，而大量的这些对象造成了存储开销时就应该考虑使用；还有就是对象的大多数状态可以外部状态，如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象，此时可以考虑用享元模式。

享元模式应用案例——网站共享

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Collections;

namespace FlyWeightExample
{
    //用户类
    public class User
    {
        private string name;

        public User(string name)
        {
            this.name = name;
        }

        public string Name
        {
            get { return name;}
        }
    }

    //网站抽象类
    abstract class WebSite    
    {
        public abstract void Use(User user);//Use方法需要传递User对象
    }

    //具体网站类
    class ConcreteWebSite : WebSite
    {
        private string name = "";

        public ConcreteWebSite(string name)
        {
            this.name = name;
        }

        public override void Use(User user)//实现Use方法
        {
            Console.WriteLine("网站分类："+name+"  用户："+user.Name);
            //throw new NotImplementedException();
        }
    }

    //网站工厂类
    class WebSiteFactory 
    {
        private Hashtable flyweights = new Hashtable();

        //获得网站分类
        public WebSite getWebSite(string key)
        {
            if (!flyweights.ContainsKey(key))
                flyweights.Add(key, new ConcreteWebSite(key));            
            return ((WebSite)flyweights[key]);
        }
        //获得网站分类总数
        public int getWebSiteCount()
        {
            return flyweights.Count;
        }
        
    }
}

//客户端

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;

namespace FlyWeightExample
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            WebSiteFactory wsf = new WebSiteFactory();

            WebSite ws1 = wsf.getWebSite("产品展示");
            ws1.Use(new User("小菜"));

            WebSite ws2 = wsf.getWebSite("产品展示");
            ws2.Use(new User("大鸟"));

            WebSite ws3 = wsf.getWebSite("产品展示");
            ws3.Use(new User("娇娇"));


            WebSite ws4 = wsf.getWebSite("博客");
            ws4.Use(new User("老顽童"));

            WebSite ws5 = wsf.getWebSite("博客");
            ws5.Use(new User("南海鳄神"));

            WebSite ws6 = wsf.getWebSite("博客");
            ws6.Use(new User("桃谷六仙"));

            Console.WriteLine("得到网站分类总数为：{0}",wsf.getWebSiteCount());

            Console.Read();

        }
    }
}

运行结果：