設計模式(C#) – 享元模式(Flyweight Pattern)

　　享元模式是避免大量相同或相似對象的出現而出現的設計模式，一般出現的對象不可能是一樣的對象，它們可能很相似，只是一部分表現或者說是狀態不一樣，這樣，我們就可以把他們相同的部分抽象出來，封裝起來，稱之為內狀態，然後不一樣的地方，稱之為外狀態，通過一定的方法加進對象中去，這樣就達到對象重用的效果，不用再建立那麼多個物件。

 

#region 享元模式

#region 需求說明
//概述
//物件導向的思想很好地解決了抽象性的問題，一般也不會出現效能上的問題。但是在某些情況下，對象的數量可能會太多，從而導致了運行時的代價。那麼我們如何去避免大量細粒度的對象，同時又不影響客戶程式使用物件導向的方式進行操作？
//意圖
//運用共用技術有效地支援大量細粒度的對象。[GOF 《設計模式》]
#endregion

#region 案例說明
//考慮這樣一個文書處理軟體，它需要處理的對象可能有單個的字元，由字元組成的段落以及整篇文檔，根據物件導向的設計思想和Composite模式，不管是字元還是段落，文檔都應該作為單個的對象去看待，這裡只考慮單個的字元，不考慮段落及文檔等對象。
#endregion

#region 用法說明
//效果及實現要點
//1．物件導向很好的解決了抽象性的問題，但是作為一個運行在機器中的程式實體，我們需要考慮對象的代價問題。Flyweight設計模式主要解決物件導向的代價問題，一般不觸及物件導向的抽象性問題。
//2．Flyweight採用對象共用的做法來降低系統中對象的個數，從而降低細粒度對象給系統帶來的記憶體壓力。在具體實現方面，要注意對象狀態的處理。
//3．享元模式的優點在於它大幅度地降低記憶體中對象的數量。但是，它做到這一點所付出的代價也是很高的：享元模式使得系統更加複雜。為了使對象可以共用，需要將一些狀態外部化，這使得程式的邏輯複雜化。另外它將享元對象的狀態外部化，而讀取外部狀態使得已耗用時間稍微變長。
//適用性
//當以下所有的條件都滿足時，可以考慮使用享元模式：
//1、   一個系統有大量的對象。
//2、   這些對象耗費大量的記憶體。
//3、   這些對象的狀態中的大部分都可以外部化。
//4、   這些對象可以按照內蘊狀態分成很多的組，當把外蘊對象從對象中剔除時，每一個組都可以僅用一個對象代替。
//5、   軟體系統不依賴於這些對象的身份，換言之，這些對象可以是不可分辨的。
//滿足以上的這些條件的系統可以使用享元對象。最後，使用享元模式需要維護一個記錄了系統已有的所有享元的表，而這需要耗費資源。因此，應當在有足夠多的享元執行個體可供共用時才值得使用享元模式。
//總結
//Flyweight模式解決的是由於大量的細粒度對象所造成的記憶體開銷的問題，它在實際的開發中並不常用，但是作為底層的提升效能的一種手段卻很有效。
#endregion

 

樣本

有一個Message實體類，某些對象對它的操作有Insert()和Get()方法，現在要運用共用支援人員這些對象。

MessageModel

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace Pattern.Flyweight
{
　　/**//// <summary>
　　/// Message實體類
　　/// </summary>
　　public class MessageModel
　　{
　　　　/**//// <summary>
　　　　/// 建構函式
　　　　/// </summary>
　　　　/// <param name="msg">Message內容</param>
　　　　/// <param name="pt">Message發布時間</param>
　　　　public MessageModel(string msg, DateTime pt)
　　　　{
　　　　　　this._message = msg;
　　　　　　this._publishTime = pt;
　　　　}

　　　　private string _message;
　　　　/**//// <summary>
　　　　/// Message內容
　　　　/// </summary>
　　　　public string Message
　　　　{
　　　　　　get { return _message; }
　　　　　　set { _message = value; }
　　　　}

　　　　private DateTime _publishTime;
　　　　/**//// <summary>
　　　　/// Message發布時間
　　　　/// </summary>
　　　　public DateTime PublishTime
　　　　{
　　　　　　get { return _publishTime; }
　　　　　　set { _publishTime = value; }
　　　　}
　　}
}

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace Pattern.Flyweight
{
　　/**//// <summary>
　　/// 操作Message抽象類別（Flyweight）
　　/// </summary>
　　public abstract class AbstractMessage
　　{
　　　　/**//// <summary>
　　　　/// 擷取Message
　　　　/// </summary>
　　　　/// <returns></returns>
　　　　public abstract List<MessageModel> Get();

　　　　/**//// <summary>
　　　　/// 插入Message
　　　　/// </summary>
　　　　/// <param name="mm">Message實體物件</param>
　　　　/// <returns></returns>
　　　　public abstract bool Insert(MessageModel mm);
　　}
}

SqlMessage

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace Pattern.Flyweight
{
　　/**//// <summary>
　　/// Sql方式操作Message（ConcreteFlyweight）
　　/// </summary>
　　public class SqlMessage : AbstractMessage
　　{
　　　　/**//// <summary>
　　　　/// 擷取Message
　　　　/// </summary>
　　　　/// <returns></returns>
　　　　public override List<MessageModel> Get()
　　　　{
　　　　　　List<MessageModel> l = new List<MessageModel>();
　　　　　　l.Add(new MessageModel("SQL方式擷取Message", DateTime.Now));

　　　　　　return l;
　　　　}

　　　　/**//// <summary>
　　　　/// 插入Message
　　　　/// </summary>
　　　　/// <param name="mm">Message實體物件</param>
　　　　/// <returns></returns>
　　　　public override bool Insert(MessageModel mm)
　　　　{
　　　　　　// 代碼略
　　　　　　return true;
　　　　}
　　}
}

 

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace Pattern.Flyweight
{
　　/**//// <summary>
　　/// Xml方式操作Message（ConcreteFlyweight）
　　/// </summary>
　　public class XmlMessage : AbstractMessage
　　{
　　　　/**//// <summary>
　　　　/// 擷取Message
　　　　/// </summary>
　　　　/// <returns></returns>
　　　　public override List<MessageModel> Get()
　　　　{
　　　　　　List<MessageModel> l = new List<MessageModel>();
　　　　　　l.Add(new MessageModel("XML方式擷取Message", DateTime.Now));

　　　　　　return l;
　　　　}

　　　　/**//// <summary>
　　　　/// 插入Message
　　　　/// </summary>
　　　　/// <param name="mm">Message實體物件</param>
　　　　/// <returns></returns>
　　　　public override bool Insert(MessageModel mm)
　　　　{
　　　　　　// 代碼略
　　　　　　return true;
　　　　}
　　}
}

MessageFactory

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

namespace Pattern.Flyweight
{
　　/**//// <summary>
　　/// Message工廠（FlyweightFactory）
　　/// </summary>
　　public class MessageFactory
　　{
　　　　private Dictionary<string, AbstractMessage> _messageObjects = new Dictionary<string, AbstractMessage>();

　　　　/**//// <summary>
　　　　/// 擷取Message對象
　　　　/// </summary>
　　　　/// <param name="key">key</param>
　　　　/// <returns></returns>
　　　　public AbstractMessage GetMessageObject(string key)
　　　　{
　　　　　　AbstractMessage messageObject = null;

　　　　　　if (_messageObjects.ContainsKey(key))
　　　　　　{
　　　　　　　　messageObject = _messageObjects[key];
　　　　　　}
　　　　　　else
　　　　　　{
　　　　　　　　switch (key)
　　　　　　　　{
　　　　　　　　　　case "xml": messageObject = new SqlMessage(); break;
　　　　　　　　　　case "sql": messageObject = new XmlMessage(); break;
　　　　　　　　}

　　　　　　　　_messageObjects.Add(key, messageObject);
　　　　　　}

　　　　　　return messageObject;
　　　　}
　　}
}

 

using System;
using System.Data;
using System.Configuration;
using System.Collections;
using System.Web;
using System.Web.Security;
using System.Web.UI;
using System.Web.UI.WebControls;
using System.Web.UI.WebControls.WebParts;
using System.Web.UI.HtmlControls;

using Pattern.Flyweight;

public partial class Flyweight : System.Web.UI.Page
{
　　protected void Page_Load(object sender, EventArgs e)
　　{
　　　　string[] ary = new string[] { "xml", "sql" };

　　　　MessageFactory messageFactory = new MessageFactory();

　　　　foreach (string key in ary)
　　　　{
　　　　　　AbstractMessage messageObject = messageFactory.GetMessageObject(key);

　　　　　　Response.Write(messageObject.Insert(new MessageModel("插入", DateTime.Now)));
　　　　　　Response.Write("<br />");
　　　　　　Response.Write(messageObject.Get()[0].Message + " " + messageObject.Get()[0].PublishTime.ToString());
　　　　　　Response.Write("<br />");
　　　　}
　　}
}

運行結果

True

SQL方式擷取Message 2007-5-17 22:20:38

True

XML方式擷取Message 2007-5-17 22:20:38

參考

http://www.dofactory.com/Patterns/PatternFlyweight.aspx