设计模式之享元模式(C++)_c++ 设计模式享元模式

作者：翟天保Steven
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一、享元模式是什么？

       享元模式是一种结构型的软件设计模式，通过共享对象的方式，尽可能减少内存占用，从而达到优化的目的。

       就像打麻将，同时有10桌在玩，每桌都有4个"八筒"，如果建立40个"八筒"对象，那就非常冗余，但如果用享元模式建立一套麻将牌，每桌打出"八筒"时，就调用享元中的"八筒"，相当于只用了1个对象，这样即节省了资源，也完成了需求。

       上述例子中，桌号和牌号就是享元模式的外蕴状态，如A1八筒，就是A桌的第一个"八筒"，A和1是外蕴状态；而卡牌"八筒"本身就是内蕴状态，内蕴是可以共享的。外蕴随环境变化，占用资源也少的多，往往只是简单的数据结构。

       享元模式的优点：

1. 减少资源浪费。共享资源极大程度降低了系统的资源消耗。
2. 提高系统运行效率。当资源过度使用时，系统效率会大受影响。

      享元模式的缺点：

1. 维护共享对象，需要额外开销。
2. 系统复杂度提高。运行享元，除了内外状态，还有线程方面都要充分考虑。

二、享元模式

2.1 结构图

       客户端即Main主函数，调用享元工厂获取享元对象。

2.2 代码示例

       场景描述：模拟组合一套八卦牌。

//Flyweight.h
/****************************************************/
#pragma once
#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <vector>
#include <list>
 
using namespace std;
 
// 抽象享元
class Flyweight 
{
public:
	// 操作
	virtual void operation() = 0;
 
};
 
// 具体享元
class ConcreteFlyweight : public Flyweight 
{
public:
	// 构造函数
	ConcreteFlyweight(string name) : m_name(name) {}
 
	// 操作
	virtual void operation() {
		cout << "打出" << m_name << endl;
	}
 
private:
	string m_name;
};
 
// 享元工厂
class FlyweightFactory 
{
public:
	// 析构函数
	~FlyweightFactory() {
		for (auto it : flyweights) {
			cout << "销毁" << it.first << "牌" << endl;
			delete it.second;
			it.second = nullptr;
		}
		flyweights.clear();
	}
 
	// 获取享元
	Flyweight* getFlyweight(string name) {
		// 若没有，则创建
		if (flyweights.find(name) == flyweights.end()) {
			cout << "创建" << name << "牌" << endl;
			flyweights[name] = new ConcreteFlyweight(name);
		}
		else {
			cout << "已有" << name << "牌" << endl;
		}
		return flyweights[name];
	}
 
private:
	std::unordered_map<string, Flyweight*> flyweights;
};

//main.cpp
/****************************************************/
#include <iostream>
#include <string>
#include "Flyweight.h"
 
using namespace std;
 
int main()
{
	FlyweightFactory *factory = new FlyweightFactory();
	Flyweight* f1 = factory->getFlyweight("乾");
	Flyweight* f2 = factory->getFlyweight("坤");
	Flyweight* f3 = factory->getFlyweight("坎");
	Flyweight* f4 = factory->getFlyweight("离");
	Flyweight* f5 = factory->getFlyweight("震");
	Flyweight* f6 = factory->getFlyweight("巽");
	Flyweight* f7 = factory->getFlyweight("艮");
	Flyweight* f8 = factory->getFlyweight("兑");
	Flyweight* f9 = factory->getFlyweight("坤");
	f3->operation();
	delete factory;
	factory = nullptr;
	return 0;
}

       程序结果如下。

       八卦的八个牌在初次调用时因为不存在所以创建，而第九次调用已有的坤，便不用new了。删除工厂后，析构函数别忘了将new的数据delete。

三、总结

       我尽可能用较通俗的话语和直观的代码例程，来表述我对享元模式的理解，或许有考虑不周到的地方，如果你有不同看法欢迎评论区交流！希望我举的例子能帮助你更好地理解享元模式。

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