C#设计模式——享元模式(Flyweight Pattern)

一、概述

在软件开发中，我们有时需要创建大量细粒度的对象，比如文档处理系统就可能需要创建成千上万的字符对象。但如果对每个字符对象都分配内存，那么在系统运行时就会耗费大量的内存。如何在保留面向对象操作方式优点的同时避免创建大量的对象呢？这就到了享元模式发挥作用的时候了。

二、享元模式

享元模式运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。例如可以对文档处理系统创建共享池，在共享池中建立字母和代码的对应关系，这样就可以用共享池中的26个对象解决需要创建大量对象的问题。其结构图如下：

Flyweight定义了享元接口，外部对象通过这个接口来访问具体的享元对象。

ConcreteFlyweight实现Flyweight接口，定义了具体的享元对象，并保存享元对象的内部状态。该享元对象是可共享的。

UnsharedConcreteFlyweight实现Flyweight接口，定义了不用于共享的享元对象。

FlyweightFactory创建并管理享元对象。

Client保存对享元接口的引用，通过该引用有效的使用具体的享元对象。

三、示例

我们简单的实现本文开头所表述的文档处理系统。

首先定义Flyweight。

    public abstract class Character
    {
        public int Size { get; set; }
        public Color Color { get; set; }
        protected char _c;

        public Character()
        {
            Size = 10;
            Color = Color.Black;
        }

        public override string ToString()
        {
            return string.Format("Character is {0}, Size is {1}, Color is {2}", _c, Size.ToString(), Color.ToString());
        }
    }

然后实现具体的享元对象。

    public class CharacterA : Character
    {
        public CharacterA()
        {
            _c = 'A';
        }
    }

    public class CharacterB : Character
    {
        public CharacterB()
        {
            _c = 'B';
        }
    }

    public class CharacterC : Character
    {
        public CharacterC()
        {
            _c = 'C';
        }
    }

接着定义FlyweightFactory并建立共享池。

    public static class CharacterFactory
    {
        private static Dictionary<char, Character> _characters;

        static CharacterFactory()
        {
            _characters = new Dictionary<char, Character>();
            _characters.Add('a', new CharacterA());
            _characters.Add('b', new CharacterB());
            _characters.Add('c', new CharacterC());
        }

        public static Character GetCharacter(char c)
        {
            return _characters[c];
        }
    }

最后看一下如何使用这些享元对象。

    static void Main(string[] args)
    {
        Character character = CharacterFactory.GetCharacter('a');
        Console.WriteLine(character.ToString());
        character = CharacterFactory.GetCharacter('b');
        character.Size = 20;
        character.Color = Color.Red;
        Console.WriteLine(character.ToString());
        character = CharacterFactory.GetCharacter('c');
        character.Size = 15;
        character.Color = Color.Yellow;
        Console.WriteLine(character.ToString());
    }