享元模式(Flyweight Pattern)

享元模式在编辑器系统中大量使用。一个文本编辑器往往会提供很多种字体，而通常的做法就是将每一个字母做成一个享元对象。享元对象的内蕴状态就是这个字母，而字母在文本中的位置和字模风格等其他信息则是外蕴状态。比如，字母a可能出现在文本的很多地方，虽然这些字母a的位置和字模风格不同，但是所有这些地方使用的都是同一个字母对象。这样一来，字母对象就可以在整个系统中共享。

在单纯享元模式中，所有的享元对象都是可以共享的。单纯享元模式所涉及的角色如下：

抽象享元(Flyweight)角色：此角色是所有的具体享元类的超类，为这些类规定出需要实现的公共接口。那些需要外蕴状态(External State)的操作可以通过调用商业方法以参数形式传入。

具体享元(ConcreteFlyweight)角色：实现抽象享元角色所规定的接口。如果有内蕴状态的话，必须负责为内蕴状态提供存储空间。享元对象的内蕴状态必须与对象所处的周围环境无关，从而使得享元对象可以在系统内共享的。

享元工厂(FlyweightFactory)角色：本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共享。当一个客户端对象调用一个享元对象的时候，享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个复合要求的享元对象。如果已经有了，享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象；如果系统中没有一个适当的享元对象的话，享元工厂角色就应当创建一个合适的享元对象。

客户端(Client)角色：本角色需要维护一个对所有享元对象的引用。本角色需要自行存储所有享元对象的外蕴状态。

单纯享元模式的示意性源代码 

// Flyweight pattern -- Structural example  
using System;
using System.Collections;

// "FlyweightFactory"
class FlyweightFactory
...{
    // Fields
    private Hashtable flyweights = new Hashtable();

    // Constructors
    public FlyweightFactory()
    ...{
        flyweights.Add("X", new ConcreteFlyweight());
        flyweights.Add("Y", new ConcreteFlyweight());
        flyweights.Add("Z", new ConcreteFlyweight());
    }

    // Methods
    public Flyweight GetFlyweight(string key)
    ...{
        return ((Flyweight)flyweights[key]);
    }
}

// "Flyweight"
abstract class Flyweight
...{
    // Methods
    abstract public void Operation(int extrinsicstate);
}

// "ConcreteFlyweight"
class ConcreteFlyweight : Flyweight
...{
    private string intrinsicstate = "A";
    // Methods
    override public void Operation(int extrinsicstate)
    ...{
        Console.WriteLine("ConcreteFlyweight: intrinsicstate {0}, extrinsicstate {1}",
          intrinsicstate, extrinsicstate);
    }
}

/**//**/
/**//// <summary>
/// Client test
/// </summary>
public class Client
...{
    public static void Main(string[] args)
    ...{
        // Arbitrary extrisic state
        int extrinsicstate = 22;

        FlyweightFactory f = new FlyweightFactory();

        // Work with different flyweight instances
        Flyweight fx = f.GetFlyweight("X");
        fx.Operation(--extrinsicstate);

        Flyweight fy = f.GetFlyweight("Y");
        fy.Operation(--extrinsicstate);

        Flyweight fz = f.GetFlyweight("Z");
        fz.Operation(--extrinsicstate);
    }
}

 

享元模式应当在什么情况下使用

当以下所有的条件都满足时，可以考虑使用享元模式：

• 一个系统有大量的对象。
• 这些对象耗费大量的内存。
• 这些对象的状态中的大部分都可以外部化。
• 这些对象可以按照内蕴状态分成很多的组，当把外蕴对象从对象中剔除时，每一个组都可以仅用一个对象代替。
• 软件系统不依赖于这些对象的身份，换言之，这些对象可以是不可分辨的。

满足以上的这些条件的系统可以使用享元对象。

最后，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表，而这需要耗费资源。因此，应当在有足够多的享元实例可供共享时才值得使用享元模式。

享元模式的优点和缺点

享元模式的优点在于它大幅度地降低内存中对象的数量。但是，它做到这一点所付出的代价也是很高的：

• 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。
• 享元模式将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长。