享元模式 Flyweight

Intro

享元是指一個可復(fù)用的對象，通過復(fù)用這個享元來減少應(yīng)用中的內(nèi)存分配。

享元模式是為了減少內(nèi)存占用，盡可能復(fù)用已有對象的設(shè)計模式，一般來說會把這個可復(fù)用的對象放到一個外部的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，當需要使用到的時候傳給享元。

享元模式的意圖是復(fù)用對象，節(jié)省內(nèi)存，前提是享元對象是不可變對象。

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

實際上，不僅僅相同對象可以設(shè)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(shè)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(xiàn)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(shù)組等 來緩存已經(jīng)創(chuàng)建好的享元對象，以達到復(fù)用的目的，可以參考上面的示例。

來看一道經(jīng)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(jié)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(xiàn)就屬于是享元模式的體現(xiàn)，這也是上面的輸出結(jié)果的原因，相同的字符串變量值指向了同一塊內(nèi)存地址

Reference

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