設計模式之享元模式

享元模式 Flyweight

Intro

享元是指一個可復用的對象，通過復用這個享元來減少應用中的內存分配。

享元模式是為了減少內存占用，盡可能復用已有對象的設計模式，一般來說會把這個可復用的對象放到一個外部的數據結構中，當需要使用到的時候傳給享元。

享元模式的意圖是復用對象，節省內存，前提是享元對象是不可變對象。

具體來講，當一個系統中存在大量重復對象的時候，我們就可以利用享元模式，將對象設計成享元，在內存中只保留一份實例，供多處代碼引用，這樣可以減少內存中對象的數量，以起到節省內存的目的。

實際上，不僅僅相同對象可以設計成享元，對于相似對象，我們也可以將這些對象中相同的部分（字段），提取出來設計成享元，讓這些大量相似對象引用這些享元。

Sample

public abstract class Flyweight
{
    public abstract void Operation(int extrinsicstate);
}

public class ConcreteFlyweight : Flyweight
{
    public override void Operation(int extrinsicstate)
    {
        Console.WriteLine("operation in ConcreteFlyweight");
    }
}

public class UnsharedFlyweight : Flyweight
{
    public override void Operation(int extrinsicstate)
    {
        Console.WriteLine("operation in UnsharedFlyweight");
    }
}

public class FlyWeightFactory
{
    private readonly ConcurrentDictionary<string, Flyweight> _flyweights = new ConcurrentDictionary<string, Flyweight>();

    public Flyweight GetFlyweight(string name) => _flyweights.GetOrAdd(name, n => new ConcreteFlyweight());
}

public class Program
{
    public static void Main(string[] args)
    {
        var counter = 20;

        var factory = new FlyWeightFactory();
        factory.GetFlyweight("X").Operation(counter--);
        factory.GetFlyweight("Y").Operation(counter--);
        factory.GetFlyweight("X").Operation(counter--);

        new UnsharedFlyweight().Operation(counter--);

        factory.GetFlyweight("X").Operation(counter--);

        Console.WriteLine(counter);
        Console.ReadLine();
    }
}

More

享元模式的代碼實現非常簡單，主要是通過工廠模式，在工廠類中，通過一個 Dictionary 或數組等 來緩存已經創建好的享元對象，以達到復用的目的，可以參考上面的示例。

來看一道經典的 C# 面試題目：

var a = "Hello World";
var b = "Hello World";
Console.WriteLine(ReferenceEquals(a, b));

想一下輸出結果是什么，不確定的話可以試一下哈

CLR 中 string 是一個特殊的類型，string 有一個字符串池（Intern） 的實現就屬于是享元模式的體現，這也是上面的輸出結果的原因，相同的字符串變量值指向了同一塊內存地址

Reference

• https://github.com/WeihanLi/DesignPatterns/tree/master/StructurePattern/FlyweightPattern