【愚公系列】2021年12月 二十三种设计模式(十一)-享元模式

前言

设计模式（Design pattern）是一套被反复使用、多数人知晓的、经过分类编目的、代码设计经验的总结。使用设计模式是为了可重用代码、让代码更容易被他人理解、保证代码可靠性。 毫无疑问，设计模式于己于他人于系统都是多赢的，设计模式使代码编制真正工程化，设计模式是软件工程的基石，如同大厦的一块块砖石一样。项目中合理的运用设计模式可以完美的解决很多问题，每种模式在现在中都有相应的原理来与之对应，每一个模式描述了一个在我们周围不断重复发生的问题，以及该问题的核心解决方案，这也是它能被广泛应用的原因。

提示：以下是本篇文章正文内容，下面案例可供参考

一、享元模式(Flyweight Pattern)

享元模式属于结构型模式，它以共享的方式高效的支持大量的细粒度对象。通过复用内存中已存在的对象，降低系统创建对象实例的性能消耗。

享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象，如果找到对象，则直接返回。

二、使用步骤

角色

1、抽象享元（Flyweight）

它是所有具体享元类的抽象基类，为其子类规定出需要实现的公共接口；

2、具体享元（Concrete Flyweight）

具体享元类实现了抽象享元类所规定的接口；

3、享元工厂（FlyweightFactoiy）

享元工厂类负责创建和管理享元对象。

示例

命名空间FlyweightPattern中包含IConnection接口充当抽象享元，Connection类充当具体享元，ConnectionFactory工厂类充当享元工厂。本案例通过使用享元模式来共享数据库连接。

public interface IConnection { void Print(); }

IConnection接口，包含一个打印的方法。

public class Connection : IConnection { private string _connectionString = null; public Connection(string connectionString) { _connectionString = connectionString; Thread.Sleep(1000); Console.WriteLine("It took 1 second(s) to create a connection!"); } public void Print() { Console.WriteLine($"Database connection is {_connectionString}"); Console.WriteLine("-------------------------------------------------------"); } }

Connection类，定义数据库连接（演示）。

public class ConnectionFactory { private Dictionary _connections = null; private string _connectionString = null; public ConnectionFactory() { _connections = new Dictionary(); } public IConnection CreateConnection(string connectionString) { if (!_connections.ContainsKey(connectionString)) { Console.WriteLine("Creating a new connection!"); IConnection connection = new Connection(connectionString); _connections.Add(connectionString, connection); return connection; } else { Console.WriteLine("Return an exist connection!"); var connection = _connections[connectionString] as IConnection; return connection; } } }

ConnectionFactory类，数据库连接工厂，内部维持对所有连接的引用，CreateConnection方法在发现连接存在时直接返回，如果不存在，则创建一个新的连接并维持进列表。

注：实际开发过程中应该用HashCode来检索数据库连接是否存在。

public class Program { private static ConnectionFactory _factory = null; private static List _connections = null; private static IConnection _connection = null; private static void Print(int index) { if (index > _connections.Count - 1) { Console.WriteLine("Index Out Of Range Exception!"); return; } _connection = _factory.CreateConnection(_connections[index]); _connection.Print(); } public static void Main(string[] args) { _connections = new List { "Server=Aron1;Database=pubs;\n" + "Uid=uid;Pwd=password;", "Provider=sqloledb;Data Source=Aron1;\n" + "User Id=uid;Password=password;", "Data Source=192.168.0.1,1433;\n" + "UserID=uid;Password=password;" }; _factory = new ConnectionFactory(); Print(0); Print(1); Print(2); Print(1); Print(3); Console.ReadKey(); } }

以上是调用方的代码，以下是这个案例的输出结果：

Creating a new connection! It took 1 second(s) to create a connection! Database connection is Server=Aron1;Database=pubs; Uid=uid;Pwd=password; ------------------------------------------------------- Creating a new connection! It took 1 second(s) to create a connection! Database connection is Provider=sqloledb;Data Source=Aron1; User Id=uid;Password=password; ------------------------------------------------------- Creating a new connection! It took 1 second(s) to create a connection! Database connection is Data Source=192.168.0.1,1433; UserID=uid;Password=password; ------------------------------------------------------- Return an exist connection! Database connection is Provider=sqloledb;Data Source=Aron1; User Id=uid;Password=password; ------------------------------------------------------- Index Out Of Range Exception!

总结

优点

1、降低了系统中对象的数量，从而降低了系统中细粒度对象给内存带来的压力。

缺点

1、为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，这使得程序的逻辑更复杂，使系统复杂化；

2、享元模式将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长。

使用场景

1、一个系统中有大量的对象；

2、这些对象耗费大量的内存；

3、这些对象中的状态大部分都可以被外部化；

4、这些对象可以按照内部状态分成很多的组，当把外部对象从对象中剔除时，每一个组都可以仅用一个对象代替；

5、软件系统不依赖这些对象的身份。

面向对象编程

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