Flyweight（享元）模式

一、享元模式简介（Brief Introduction）

享元模式（Flyweight Pattern）,运用共享技术有效支持大量细粒度的对象。
       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。如果发现这些实例除了几个参数外基本伤都是相同的，有时就能够受大幅度第减少需要实例化的类的数量。如果能把这些参数移到类实例外面，在方法调用时将他们传递进来，就可以通过共享大幅度地减少单个实例的数目。
享元对象的内部状态与外部状态：
        内部状态，在享元对象的内部并且不会随环境改变而改变的共享部分。
        外部状态，随环境改变而改变的，不可以共享的状态。

二、解决的问题（What To Solve）

       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很大的存储开销，这时可以考虑使用享元模式。
       当对象的大多数状态是外部状态，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，这时也可以考虑使用享元模式。

三、享元模式分析（Analysis）

Flyweight：享元接口，通过这个接口Flyweight可以接受并作用于外部状态。通过这个接口传入外部的状态，在享元对象的方法处理中可能会使用这些外部的数据
ConcreteFlyweight：具体的享元实现对象，必须是可共享的，需要封装Flyweight的内部状态
UnsharedConcreteFlyweight：非共享的享元实现对象，并不是所有的Flyweight实现对象都需要共享。非共享的享元实现对象通常是对共享享元对象的组合对象
FlyweightFactory：享元工厂，主要用来创建并管理共享的享元对象，并对外提供访问共享享元的接口
Client：享元客户端，主要的工作是维持一个对Flyweight的引用，计算或存储享元对象的外部状态，当然这里可以访问共享和不共享的Flyweight对象

四、源代码

1、Flyweight代码

/**
**角色：Flyweight接口
**Flyweight经常和Composite模式结合起来表示一个层次结构，这里的Graphic是一个图形接口，我们
**很容易可以想到它使用Composite模式的场景；
**这里我们不考虑组合的情况，只考虑26个字符是如何加上字体大小，进行绘制
**/
class Graphic
{
public:
	virtual void draw(GraphContext const *context) = 0;
};

2、ConcreteFlyweight代码

/**
**角色：ConcreteFlyweight,具体的享元实现对象,可共享，封装Flyweight的内部状态
**要表示一个字符，我们知道需要两种信息：字符类型（a,b,c)和字符环境上下文（大小，颜色）；如果每个字符对象都需要存储
**上述信息，那么对象将非常非常多，性能将非常非常低；
**但是从上面的描述，我们很容易字符的表示区分出两种状态来：内部状态（a,b,c)和外部状态（大小);而对于内部状态，我们知道
**只需要26个对象就可以表示了（这26个对象对于文档中所有的相同字符都是共享的，因此这种模式也称为flyweight享元模式）。
**/
class Character:public Graphic
{
public:
	Character(char ch):_ch(ch){}
	/**
	**在这里为了简化，我们假设文档中每种相同字符的大小是相同的；而实际上，处于不同位置的字符的大小还有可能不同
	**/
	virtual void draw(GraphContext const *context)
	{
		std::cout << "draw:" << _ch << " with font size:" << context->getFontSize(_ch) << std::endl;
	}
private:
	char _ch;
};

3、FlyweightFactory代码

/**
**角色：FlyweightFactory
**享元工厂，主要用来创建并管理共享的享元对象，并对外提供访问共享享元的接口
**/
class GraphFactory
{
public:
	/**
	**每个字符对象只构造一次
	**/
	Character* getCharacter(char ch)
	{
		Character *acter= _chMap[ch];
		if (acter == 0)
		{
			acter = new Character(ch);
			_chMap[ch] = acter;
		}

		return acter;
	}
private:
	std::map<char,Character*> _chMap;
};

4、辅助代码

//这里为了简化，我们假设文档中每种相同字符的大小是相同的；而实际上，处于不同位置的字符的大小还有可能不同
class GraphContext
{
public:
	GraphContext()
	{
		for (char c = 'a'; c <='z'; c++) 
		{
			_sizeMap[c] =  c-32;
		}
	}

	int getFontSize(char ch) const
	{
		//return _sizeMap[&ch];
		std::map<char,int>::const_iterator it = _sizeMap.find(ch);
		if (it != _sizeMap.end())
		{
			return it->second;
		}

		return -1;
	}
private:
	std::map<char,int> _sizeMap;
};

5、Client代码

/**
**角色：客户端
**/
int main()
{
	GraphContext context;
	GraphFactory factory;
	char str[] = "abcdefg";
 
	 char *ch = str;
	 while (*ch)   
     {  
        factory.getCharacter(*ch)->draw(&context);
        ch++;
	  }  
	return 0;
}