设计模式之享元模式

享元模式 Flyweight

Intro

享元是指一个可复用的对象，通过复用这个享元来减少应用中的内存分配。

享元模式是为了减少内存占用，尽可能复用已有对象的设计模式，一般来说会把这个可复用的对象放到一个外部的数据结构中，当需要使用到的时候传给享元。

享元模式的意图是复用对象，节省内存，前提是享元对象是不可变对象。

具体来讲，当一个系统中存在大量重复对象的时候，我们就可以利用享元模式，将对象设计成享元，在内存中只保留一份实例，供多处代码引用，这样可以减少内存中对象的数量，以起到节省内存的目的。

实际上，不仅仅相同对象可以设计成享元，对于相似对象，我们也可以将这些对象中相同的部分（字段），提取出来设计成享元，让这些大量相似对象引用这些享元。

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

享元模式的代码实现非常简单，主要是通过工厂模式，在工厂类中，通过一个 Dictionary 或数组等 来缓存已经创建好的享元对象，以达到复用的目的，可以参考上面的示例。

来看一道经典的 C# 面试题目：

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

想一下输出结果是什么，不确定的话可以试一下哈

CLR 中 string 是一个特殊的类型，string 有一个字符串池（Intern） 的实现就属于是享元模式的体现，这也是上面的输出结果的原因，相同的字符串变量值指向了同一块内存地址

Reference

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