文章目錄
- Flyweight模式
- C#中的字串不是Flyweight模式
- C#中的字串與Flyweight模式
- 更多思考
寫這個文章,主要是因為網上對C#字串和享元模式的誤解比較多。
Flyweight模式
先說這名字,fly呢,就是蒼蠅,沒錯這裡面不是飛的意思,是蒼蠅的意思,weight大家都知道,就是重量,蒼蠅的重量,就是非常非常輕的意思。所以Flyweight模式就是處理非常非常輕量級對象的一個東西。
Flyweight的目標是解決大量細粒度對象的記憶體消耗問題,當然,巧婦難為無米之炊,任何模式和手法都不能憑空造出記憶體來,所以享元模式針對的情況是這些細粒度對象的中資料有重複的情況。
Flyweight的做法是,把對象的狀態(通常用屬性工作表示),分成兩個部分,一部分是內部狀態,另一部分是外部狀態。
內部狀態
外部狀態是不易重複的(或者說必要的),
外部狀態
內部狀態是易重複的。所以,Flyweight把外部狀態提取出來共用,這樣就一定程度解決了記憶體佔用問題。
C#中的字串不是Flyweight模式
在網上常常可以看到一個說法,說C#中的字串使用了Flyweight模式,開門見山地說,這個說法是錯誤的。
錯在哪裡呢?按照上文的介紹,錯就錯在字串它沒有所謂的“
內部狀態
外部狀態”。
通常講字串是享元的原因就是以下代碼:
string a = "Hello World";
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(a, "Hello World")); //True
當使用字串直接量的時候,不論你寫了多少個"Hello World",最終記憶體裡面只有一個字串對象。
運行時建立的字串並不在此列,可以使些手段,強制在記憶體裡面產生新的字串。
string a = "Hello World";
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(a, new String("Hello World".ToCharArray()))); //False
因為我們強行調用了new,所以這個字串跟記憶體中的直接量"Hello World"對應的對象不是同一個。
有趣的是,C#還允許強制把一個字串加入到(如果已經有了,就只是找出來)字串池裡面。
string a = "Hello World";
string b = String.Intern(new String("Hello World".ToCharArray()));
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(a,b) );
或者
string a = String.Intern(new String("Hello World".ToCharArray()));
string b = String.Intern(new String("Hello World".ToCharArray()));
Console.WriteLine(Object.ReferenceEquals(a,b) );
前面提到了,這個行為跟Flyweight使用的內部狀態和外部狀態不同,是兩個對象實實在在就是同一個對象。
C#中的字串與Flyweight模式
好吧,前面說了不少,C#中的字串不是Flyweight模式,但是是不是就意味著C#裡面字串跟Flyweight沒有關係呢?
當然不是,否則我寫這麼一篇文章豈不是太蛋疼了……
字串池和Intern方法簡直是實現Flyweight的神器啊!
考慮我們有某一類對象,可能會建立幾百萬個,對象裡面恰巧有這麼一個屬性叫做顏色,它在物件建構的時候隨機產生,顏色用的是rgb色,用rgb24來表示,於是顏色字串類似#ccc這樣子。
代碼寫起來就像下面的樣子:
class Element {static Random rnd = new Random();static char[] table;static Element() { table = "0123456789abcdef".ToCharArray();}public string color;public Element(){ color = "" + table[rnd.Next() % 16] + table[rnd.Next() % 16] + table[rnd.Next() % 16];} }
接下來我們建立3千萬個對象看看如何
Element[] eles = new Element[30000000]; for (var i = 0; i < 30000000; i++) {eles[i] = new Element(); }
從工作管理員看到一大塊記憶體被吃掉了
接下來我們使用String.Intern來實現Flyweight:
class Element {static Random rnd = new Random();static char[] table;static Element() { table = "0123456789abcdef".ToCharArray();}public string color;public Element(){ color = String.Intern("" + table[rnd.Next() % 16] + table[rnd.Next() % 16] + table[rnd.Next() % 16]);} }
同樣來看看運行結果:
可以看到記憶體佔用量的明顯變化。
因為字串對象的不可更改性質,使用了String.Intern之後,我們完全看不出前後color的區別,也就是說,修改前後的Element類是完全等效的,但是Flyweight為我們節約了大量的記憶體。
更多思考
這個典型的使用flyweight情境為我們揭示了享元
外部狀態
內部狀態的特徵:像字串一樣不可更改的對象。GoF原書的例子中的字型對象Glyph也是如此。
String.Intern這種對象池的方式實現flyweight也值得借鑒,我們可以考慮自己設計flyweight的外部狀態物件時使用類似的方式。