2-5设计模式之享元模式（Flyweight）

作者

2.5.1 模式意图:

在系统中会有一些反复使用的元素，这些元素一般使用周期较短，但使用频率高，为了达到提高复用性和节省内存的目的，则可以使用享元模式。

2.5.2 模式概念:

它属于结构型模式，运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。类似于游戏开发中的对象池。

2.5.3 模式元素:

  • 享元类抽象（Flyweight）
  • 享元类细节（ConcreteFlyweight）
  • 非共享享元类细节（UnsharedConcreteFlyweight）
  • 享元工厂类（FlyweightFactory）

2.5.4 代码示例:

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;
using Custom.Log;
public class FlyweightFactory
{
    private Hashtable flyweights = new Hashtable();

    public FlyweightFactory()
    {
        flyweights.Add("X", new ConcreteFlyweight());
        flyweights.Add("Y", new ConcreteFlyweight());
        flyweights.Add("Z", new ConcreteFlyweight());
    }

    public Flyweight GetFlyweight(string key)
    {
        return ((Flyweight)flyweights[key]);
    }
}

public abstract class Flyweight
{
    public abstract void Operation(int extrinsicstate);
}

public class ConcreteFlyweight : Flyweight
{
    public override void Operation(int extrinsicstate)
    {
        this.Log("具体Flyweight:" + extrinsicstate);
    }
}

public class UnsharedConcreteFlyweight : Flyweight
{
    public override void Operation(int extrinsicstate)
    {
        this.Log("不共享的具体Flyweight:" + extrinsicstate);
    }
}

示例调用

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

public class FlyweightComponent : MonoBehaviour
{
    public void Start()
    {
        int extrinsicState = 22;

        FlyweightFactory f = new FlyweightFactory();

        Flyweight fx = f.GetFlyweight("X");
        fx.Operation(--extrinsicState);

        Flyweight fy = f.GetFlyweight("Y");
        fy.Operation(--extrinsicState);

        Flyweight fz = f.GetFlyweight("Z");
        fz.Operation(--extrinsicState);

        UnsharedConcreteFlyweight uf = new UnsharedConcreteFlyweight();

        uf.Operation(--extrinsicState);
    }
}

2.5.5 写法对比:

略

2.5.6 模式分析:

此模式是通过共享技术，来提高相同或相似对象的利用率，有效减少因频繁实例或销毁造成的性能开销，并且减少内存压力。

  • 优点：大大减少对象的创建，降低系统内存占用，对象使用率提高。

  • 缺点：提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态（根据上下文传入的参数）和内部状态(通用部分)，而且外部状态相对独立，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

    【额外说明】：
    对于HashMap中所持有的享元元素，为了更精确的控制还要注意控制其元素的生命周期，以规定检查的方式清除不必要的元素，进一步缓解内存压力。
    如何检查：主动触发式检查、 被动触发检查、系统定期检查。
    按何权重清理：元素的剩余时间、元素使用次数、自定义权重算法。

2.5.7 应用场景:

如果遇到下面这些情况，可以考略使用享元模式

  • 系统中有大量对象或对象较消耗内存
  • 系统不依赖于这些对象的身份（例如唯一标识），这些对象是不可分辨的。

2.5.8 小结:

对于使用享元模式带来性能提高的同时，也要关注其对系统复杂性的影响。在性能的提高和共享粒度控制之间寻找有效的平衡点。

更多设计模式详见：设计模式全家桶

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