C++設(shè)計(jì)模式之享元模式(Flyweight)
享元模式顧名思義就是羽量級(jí)模式或者蠅級(jí)模式,形容體量小的應(yīng)用,該模式主要的設(shè)計(jì)目的是為了迎合系統(tǒng)大量相似數(shù)據(jù)的應(yīng)用而生,減少用于創(chuàng)建和操作相似的細(xì)碎對(duì)象所花費(fèi)的成本。大量的對(duì)象會(huì)消耗高內(nèi)存,享元模式給出了一個(gè)解決方案,即通過共享對(duì)象來減少內(nèi)存負(fù)載。
作用
通過復(fù)用相同的對(duì)象來減少對(duì)象的創(chuàng)建數(shù)量,創(chuàng)建更小的對(duì)象組,并通過共享實(shí)現(xiàn)重用。通過歸類,將對(duì)象的屬性分為內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)和外蘊(yùn)狀態(tài)。要?jiǎng)?chuàng)建具體的享元對(duì)象,我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)享元工廠來統(tǒng)一管理對(duì)象的生成和輸出,享元工廠是實(shí)現(xiàn)享元模式的關(guān)鍵。
舉個(gè)例子,享元模式可以看成是一個(gè)工具箱,而享元對(duì)象就是工具箱內(nèi)的具體的工具,我們?cè)谑褂霉ぞ叩臅r(shí)候,不必每回臨時(shí)的制造工具,而是直接從工具箱里找到工具進(jìn)行使用,這樣就大大節(jié)約了制造工具的成本時(shí)間和工具占用的空間。
享元模式比較迷惑在于理解兩種狀態(tài)的分類,內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài)是對(duì)象本身的屬性,在生成對(duì)象以后一般不會(huì)進(jìn)行改變,比如工具中的屬性:名字、大小、重量等,還有就是我們一般需要一個(gè)關(guān)鍵性的屬性作為其區(qū)別于其他對(duì)象的key,如工具的話我們可以把名稱作為找到工具的唯一標(biāo)識(shí)。
外蘊(yùn)狀態(tài)是對(duì)象的外部描述,是每個(gè)對(duì)象的可變部分,比如對(duì)工具的使用地點(diǎn)、使用時(shí)間、使用人、工作內(nèi)容的描述,這些屬性不屬于對(duì)象本身,而是根據(jù)每回使用情況進(jìn)行變化的,這就需要制作成接口進(jìn)行外部調(diào)用,而外蘊(yùn)狀態(tài)的維護(hù)是由調(diào)用者維護(hù)的,對(duì)象內(nèi)不進(jìn)行維護(hù)。
類視圖
實(shí)現(xiàn)
//Flyweight class tool { public: //內(nèi)蘊(yùn)狀態(tài) string name; int nSize; int nWeight; public: //外蘊(yùn)狀態(tài) virtual int used(string person, string work)=0; } //ConcreteFlyweight class hammer : public tool { public: hammer():name("hammer"){} int used(string person, string work) { cout<< person <<"use"<<name<<"to" << work; } } //ConcreteFlyweight class screwdriver : public tool { screwdriver():name("screwdriver"){} int used(string person, string work) { cout<< person <<"use"<< name << " to" << work; } } //ConcreteFlyweight class saw : public tool { saw():name("saw"){} int used(string person, string work) { cout<< person <<"use"<< name <<"to" << work; } } //FlyweightFactory class toolbox { public: toolbox(); virtual ~toolbox() { map<string,tool*>::iterator it = m_tool.find(toolname); for(it=m_tool.begin();it!=m_tool.end();it++) { delete it.second; } } tool* GetTool(string toolname) { map<string,tool*>::iterator it = m_tool.find(toolname); if(it != m_tool.end()) { return (tool*) it.second; } else { tool* tooltemp= NULL; if(toolname == "hammer") tooltemp = new hammer(); else if(toolname == "screwdriver") tooltemp = new screwdriver(); else if(toolname == "saw") tooltemp = new saw(); if(tooltemp !=NULL) m_tool.insert(make_pair<string,tool*>(toolname,tooltemp)); return tooltemp; } } private: map<string,tool*> m_tool; } int main() { //外蘊(yùn)狀態(tài) 由調(diào)用者維護(hù) string person1 = "zhangsan"; string person2 = "lisi"; string work1 = "make desk"; string work2 = "repair bike"; //生成工廠 toolbox tBox; //獲取享元 tool* tool1 = tBox.GetTool("hammer"); tool1.used(person1,work1); tool* tool2 = tBox.GetTool("screwdriver"); tool2.used(person2,work2); }
單享元(share)和復(fù)合享元(unshare)
復(fù)合享元也既是unshareFlyweight,其不再是單一的對(duì)象,而是一系列對(duì)象的組合,他們的關(guān)系由原來的一對(duì)一的關(guān)系,變成了一對(duì)多的關(guān)系。
舉例說明,如【DP】中比較經(jīng)典的圍棋的例子,單享元模式下,我們對(duì)圍棋的顏色種類進(jìn)行共享,再棋盤的工廠類中只需包含黑白兩顆棋子,就能完成對(duì)棋盤下棋的整個(gè)操作,而不用對(duì)每一個(gè)棋子進(jìn)行操作。但是有一天需求增加了對(duì)勝負(fù)的要求,那么就需要對(duì)棋子的坐標(biāo)進(jìn)行記錄,對(duì)于黑白兩種顏色的棋子,相對(duì)應(yīng)的就會(huì)有相同顏色棋子的坐標(biāo)數(shù)組容器,like:map<string,vector<Point>> 這樣的結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用場景
- 需要?jiǎng)?chuàng)建大量對(duì)象時(shí);
- 大多數(shù)對(duì)象可以分為內(nèi)蘊(yùn)和外蘊(yùn)狀態(tài);
- 應(yīng)用程序需要使用多種對(duì)象,并且重復(fù)使用;
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