C++设计模式之享元模式(Flyweight)
享元模式顾名思义就是羽量级模式或者蝇级模式,形容体量小的应用,该模式主要的设计目的是为了迎合系统大量相似数据的应用而生,减少用于创建和操作相似的细碎对象所花费的成本。大量的对象会消耗高内存,享元模式给出了一个解决方案,即通过共享对象来减少内存负载。
作用
通过复用相同的对象来减少对象的创建数量,创建更小的对象组,并通过共享实现重用。通过归类,将对象的属性分为内蕴状态和外蕴状态。要创建具体的享元对象,我们需要创建一个享元工厂来统一管理对象的生成和输出,享元工厂是实现享元模式的关键。
举个例子,享元模式可以看成是一个工具箱,而享元对象就是工具箱内的具体的工具,我们在使用工具的时候,不必每回临时的制造工具,而是直接从工具箱里找到工具进行使用,这样就大大节约了制造工具的成本时间和工具占用的空间。
享元模式比较迷惑在于理解两种状态的分类,内蕴状态是对象本身的属性,在生成对象以后一般不会进行改变,比如工具中的属性:名字、大小、重量等,还有就是我们一般需要一个关键性的属性作为其区别于其他对象的key,如工具的话我们可以把名称作为找到工具的唯一标识。
外蕴状态是对象的外部描述,是每个对象的可变部分,比如对工具的使用地点、使用时间、使用人、工作内容的描述,这些属性不属于对象本身,而是根据每回使用情况进行变化的,这就需要制作成接口进行外部调用,而外蕴状态的维护是由调用者维护的,对象内不进行维护。
类视图
实现
//Flyweight class tool { public: //内蕴状态 string name; int nSize; int nWeight; public: //外蕴状态 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() { //外蕴状态 由调用者维护 string person1 = "zhangsan"; string person2 = "lisi"; string work1 = "make desk"; string work2 = "repair bike"; //生成工厂 toolbox tBox; //获取享元 tool* tool1 = tBox.GetTool("hammer"); tool1.used(person1,work1); tool* tool2 = tBox.GetTool("screwdriver"); tool2.used(person2,work2); }
单享元(share)和复合享元(unshare)
复合享元也既是unshareFlyweight,其不再是单一的对象,而是一系列对象的组合,他们的关系由原来的一对一的关系,变成了一对多的关系。
举例说明,如【DP】中比较经典的围棋的例子,单享元模式下,我们对围棋的颜色种类进行共享,再棋盘的工厂类中只需包含黑白两颗棋子,就能完成对棋盘下棋的整个操作,而不用对每一个棋子进行操作。但是有一天需求增加了对胜负的要求,那么就需要对棋子的坐标进行记录,对于黑白两种颜色的棋子,相对应的就会有相同颜色棋子的坐标数组容器,like:map<string,vector<Point>> 这样的结构。
应用场景
- 需要创建大量对象时;
- 大多数对象可以分为内蕴和外蕴状态;
- 应用程序需要使用多种对象,并且重复使用;
以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持猪先飞。
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