设计模式之享元模式、例子分析

最新推荐文章于 2024-12-31 17:23:50 发布

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享元模式是一种用于性能优化的设计模式，通过共享技术减少大量相似对象的内存消耗。本文详细介绍了享元模式的定义、例子分析、结构图、代码模板以及使用场景和优缺点。在网站开发的案例中，享元模式如何实现代码复用，减少不同网站实例的创建，以提高系统效率。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1. 定义

享元模式（Flyweight)：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象

按我的理解来说，享元，就是共享单元，重复运用，这个模式的核心是复用代码，按不同需要，创建并共用一个实例（不同需要是共用不同的单一实例），来节省开销

2. 例题与例题分析

题目：
小白需要给不同客户做网站，有“产品展示”类网站、“博客”类网站，但是同种网站内容样式差不多，后台代码逻辑也差不多，现在假设同种网站是一样的代码，不同之处是登录对象不同

解析：

首先抽象出一个抽象网站类，方便具体网站的继承，里面一个Use()方法
具体网站继承于抽象网站类，通过构造函数来表示不同的网站类
为了方便复用代码，同种网站应该使用同一套代码，这里以构造函数传的名称来表示不同网站，也就是说，同种网站只能实例化一个对象，共用同一个实例，以实例表示具体网站的内容（包括逻辑等）
怎么判断是同种网站就使用同一个实例呢？需要一个工厂类—享元工厂类
上面都是复用的，那么不复用的用户怎么办？以参数的显示在客户端使用

代码：

抽象网站类

//建立一个抽象网站类
    abstract class WebSite
    {
        public abstract void Use(User user);
    }

继承于抽象网站的具体类

class ConcreteWebSite : WebSite
    {
        private readonly string name;

        public ConcreteWebSite(string name)
        {
            this.name = name;
        }
        public override void Use(User user)
        {
            Console.WriteLine("网站分类： "+ user.Name+"   " +name);
        }
    }

网站工厂类，即享元工厂类

//网站工厂类，即享元工厂类
    class WebSiteFactory
    {
        private Hashtable flyweights = new Hashtable();
        public WebSite GetWebSiteCategory(string key)
        {
            if (!flyweights.Contains(key))
            {
                flyweights.Add(key, new ConcreteWebSite(key));
            }
            return (WebSite)flyweights[key];
        }
    }

建立User对象

//建立User对象
    class User
    {
        public string Name { get; set; }
        public User(string name)
        {
            Name = name;
        }
    }

客户端

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

            WebSite webSite=web.GetWebSiteCategory("产品展示");
            webSite.Use(new User("大大"));

            WebSite webSite2 = web.GetWebSiteCategory("产品展示");
            webSite2.Use(new User("大黄"));

            WebSite webSite3 = web.GetWebSiteCategory("产品展示");
            webSite3.Use(new User("小李"));

            WebSite webSite4 = web.GetWebSiteCategory("博客");
            webSite4.Use(new User("大菜"));

            WebSite webSite5 = web.GetWebSiteCategory("博客");
            webSite5.Use(new User("拉拉"));

            Console.Read();
        }
    }

结果：
在这里插入图片描述

3. 享元模式结构图和代码模板

结构图：
在这里插入图片描述
解释与代码模板：

有个问题,FlyweightFactory 根据客户需求返回早已生成好的对象，但一定要事先生成对象实例吗?
实际上是不一定需要的，完全可以初始化时什么也不做，到需要时，再去判断对象是否为null 来决定是否实例化

为什么要有UnsharedConcreteFlyweight的存在呢?
这是因为尽管我们大部分时间都需要共享对象来降低内存的损耗，但个别时候也有可能不需要共享的，那么此时的UnsharedConcreteFlyweight子类就有存在的必要了，它可以解决那些不需要共享对象的问题。
在这里插入图片描述

4. 享元模式使用背景与好处

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地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。

另外，在现实中什么时候才应该考虑使用享元模式呢?
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，此时可以考虑使用享元模式

使用好处与坏处：
在某些情况下，对象的数量可能会太多，从而导致了运行时的资源与性能损耗。那么我们如何去避免大量细粒度的对象，同时又不影响客户程序，是一个值得去思考的问题，享元模式，可以运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。不过，也别高兴得太早，使用享元模式需要维护一个记录了系统已有的所有享元的列表，而这本身需要耗费资源，另外享元模式使得系统更加复杂。为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，这使得程序的逻辑复杂化。因此，应当在有足够多的对象实例可供共享时才值得使用享元模式。

比方说给人家做网站，如果就两三个人的个人博客，其实是没有必要考虑太多的。但如果是要开发一个可供多人注册的博客网站，那么用共享代码的方式是一个非常好的选择。