14 C#设计模式-享元模式.ppt
www.ChinaSA.infoDDesign esign P Patternsatterns享元模式享元模式享元模式享元模式刘刘 伟伟(Sunny)weiliu_www.ChinaSA.info大纲w享元模式概述w享元模式的结构与实现w享元模式的应用实例w有外部状态的享元模式w单纯享元模式和复合享元模式w享元模式的优缺点与适用环境www.ChinaSA.info享元模式概述w动机如果一个软件系统如果一个软件系统在运行时所创建的相同或相似对象在运行时所创建的相同或相似对象数量太多，将导致运行代价过高，带来系统资源浪费、数量太多，将导致运行代价过高，带来系统资源浪费、性能下降等问题性能下降等问题如何如何避免系统中出现大量相同或相似的对象避免系统中出现大量相同或相似的对象，同时又，同时又不影响客户端程序通过面向对象的方式对这些对象进不影响客户端程序通过面向对象的方式对这些对象进行操作呢？行操作呢？享元模式享元模式www.ChinaSA.info享元模式概述w字符享元对象示意图www.ChinaSA.info享元模式概述w分析享元模式：享元模式：通过通过共享技术共享技术实现相同或相似对象的实现相同或相似对象的重用重用享元池享元池(Flyweight Pool)：存储共享实例对象的地方存储共享实例对象的地方www.ChinaSA.info享元模式概述w分析内部状态内部状态(Intrinsic State)：存储在享元对象内部并存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变的状态且不会随环境改变而改变的状态，内部状态可以共享内部状态可以共享（例如：字符的内容）（例如：字符的内容）外部状态外部状态(Extrinsic State)：随环境改变而改变的、随环境改变而改变的、不可以共享的状态不可以共享的状态。享元对象的外部状态通常。享元对象的外部状态通常由客户由客户端保存端保存，并在享元对象被创建之后，需要使用的时候，并在享元对象被创建之后，需要使用的时候再再传入到享元对象内部传入到享元对象内部。一个外部状态与另一个外部。一个外部状态与另一个外部状态之间是状态之间是相互独立相互独立的（例如：字符的颜色和大小）的（例如：字符的颜色和大小）www.ChinaSA.info享元模式概述w原理(1)将将具有相同内部状态具有相同内部状态的对象存储在的对象存储在享元池享元池中，享元中，享元池中的对象是可以实现共享的池中的对象是可以实现共享的(2)需要的时候需要的时候将对象从享元池中取出将对象从享元池中取出，即可实现对象，即可实现对象的的复用复用(3)通过向取出的对象通过向取出的对象注入不同的外部状态注入不同的外部状态，可以得到，可以得到一系列一系列相似的对象相似的对象，而这些对象在内存中实际上只存，而这些对象在内存中实际上只存储一份储一份www.ChinaSA.info享元模式概述w享元模式的定义对象行为型对象行为型模式模式享享元元模模式式：运用共共享享技技术术有效地支持大量细粒度对象的复用。Flyweight Pattern:Use sharing to support large numbers of fine-grained objects efficiently.www.ChinaSA.info享元模式概述w享元模式的定义又称为又称为轻量级模式轻量级模式要求能够被共享的对象必须是要求能够被共享的对象必须是细粒度对象细粒度对象www.ChinaSA.info享元模式的结构与实现w享元模式的结构www.ChinaSA.info享元模式的结构与实现w享元模式的结构享元模式包含以下享元模式包含以下4个角色：个角色：Flyweight（抽象享元类）ConcreteFlyweight（具体享元类）UnsharedConcreteFlyweight（非共享具体享元类）FlyweightFactory（享元工厂类）www.ChinaSA.info享元模式的结构与实现w享元模式的实现典型的抽象享元类代码：典型的抽象享元类代码：abstract class Flyweight public abstract void Operation(string extrinsicState);www.ChinaSA.info享元模式的结构与实现w享元模式的实现典型的具体享元类代码：典型的具体享元类代码：class ConcreteFlyweight:Flyweight /内部状内部状态态intrinsicState作作为为成成员变员变量，同一个享元量，同一个享元对对象其内部状象其内部状态态是一致的是一致的 private string intrinsicState;public ConcreteFlyweight(string intrinsicState)this.intrinsicState=intrinsicState;/外外部部状状态态extrinsicState在在使使用用时时由由外外部部设设置置，不不保保存存在在享享元元对对象象中中，即即使使是是同一个同一个对对象，在每一次象，在每一次调调用用时时可以可以传传入不同的外部状入不同的外部状态态 public override void Operation(string extrinsicState)/实现业务实现业务方法方法 www.ChinaSA.info享元模式的结构与实现w享元模式的实现典型的非共享具体享元类代码：典型的非共享具体享元类代码：class UnsharedConcreteFlyweight:Flyweight public override void Operation(string extrinsicState)/实现业务方法 www.ChinaSA.info享元模式的结构与实现w享元模式的实现典型的享元工厂类代码：典型的享元工厂类代码：using System.Collections;class FlyweightFactory/定定义义一个一个Hashtable用于存用于存储储享元享元对对象，象，实现实现享元池享元池private Hashtable flyweights=new Hashtable();public Flyweight GetFlyweight(string key)/如果如果对对象存在，象存在，则则直接从享元池直接从享元池获获取取if(flyweights.ContainsKey(key)return(Flyweight)flyweightskey;/如果如果对对象不存在，先象不存在，先创创建一个新的建一个新的对对象添加到享元池中，然后返回象添加到享元池中，然后返回elseFlyweight fw=new ConcreteFlyweight(state);flyweights.Add(key,fw);return fw;www.ChinaSA.info享元模式的应用实例w实例说明某软件公司要开发一个围棋软件，其界面效果如下图所示：围围棋棋软软件界面效果件界面效果图图该软件公司开发人员通过对围棋软件进行分析发现，在图中，围棋棋盘中包含大量的黑子和白子，它们的形状、大小都一模一样，只是出现的位置不同而已。如果将每一个棋子都作为一个独立的对象存储在内存中，将导致该围棋软件在运行时所需内存空间较大，如何降低运行代价、提高系统性能是需要解决的一个问题。为了解决该问题，现使用享元模式来设计该围棋软件的棋子对象。www.ChinaSA.info享元模式的应用实例w实例类图围棋棋子结构图围棋棋子结构图www.ChinaSA.info享元模式的应用实例w实例代码(1)IgoChessman：围棋棋子类，充当抽象享元类：围棋棋子类，充当抽象享元类(2)BlackIgoChessman：黑色棋子类，充当具体享元类：黑色棋子类，充当具体享元类(3)WhiteIgoChessman：白色棋子类，充当具体享元类：白色棋子类，充当具体享元类(4)IgoChessmanFactory：围棋棋子工厂类，充当享元工厂类：围棋棋子工厂类，充当享元工厂类(5)Program：客户端测试类：客户端测试类演示演示演示演示参考代码参考代码(DesignPatternFlyweightSample)www.ChinaSA.info享元模式的应用实例w结果及分析在实现享元工厂类时使用了在实现享元工厂类时使用了单例模式单例模式和和简单工厂模式简单工厂模式，确保了享元工厂对象的唯一性，并提供了工厂方法向确保了享元工厂对象的唯一性，并提供了工厂方法向客户端返回享元对象客户端返回享元对象www.ChinaSA.info有外部状态的享元模式w动机如何让相同的黑子或者白子如何让相同的黑子或者白子能够多次重复显示但位于能够多次重复显示但位于一个棋盘的不同地方一个棋盘的不同地方？解决方案：解决方案：将棋子的位置定义为棋子的一个将棋子的位置定义为棋子的一个外部状态外部状态，在需要时再进行设置在需要时再进行设置www.ChinaSA.info有外部状态的享元模式w结构引入外部状态之后的围棋棋子结构图引入外部状态之后的围棋棋子结构图www.ChinaSA.info有外部状态的享元模式w实现/Coordinates.csnamespace FlyweightSample class Coordinates private int x;private int y;public Coordinates(int x,int y)this.x=x;this.y=y;public int X get return x;set x=value;public int Y get return y;set y=value;/IgoChessman.csusing System;namespace FlyweightSample abstract class IgoChessman public abstract string GetColor();public void Display(Coordinates coord)Console.WriteLine(棋棋 子子 颜颜 色色：0，棋棋 子子 位位 置置：1，2,this.GetColor(),coord.X,coord.Y);www.ChinaSA.info单纯享元模式和复合享元模式w单纯享元模式所有的具体享元类都是可以共享的所有的具体享元类都是可以共享的，不存在非共享具，不存在非共享具体享元类体享元类www.ChinaSA.info单纯享元模式和复合享元模式w复合享元模式将一些单纯享元对象将一些单纯享元对象使用组合模式加以组合使用组合模式加以组合如果希望如果希望为多个内部状态不同的享元对象设置相同的外部状态为多个内部状态不同的享元对象设置相同的外部状态，可以考虑使用复合享元模式可以考虑使用复合享元模式www.ChinaSA.info享元模式的优缺点与适用环境w模式优点可以可以减少内存中对象的数量减少内存中对象的数量，使得，使得相相同或者相似的对象在内存中只保存一同或者相似的对象在内存中只保存一份份，从而，从而可以节约系统资源，提高系可以节约系统资源，提高系统性能统性能外部状态相对独立，而且不会影响其外部状态相对独立，而且不会影响其内部状态，从而使得内部状态，从而使得享元对象可以在享元对象可以在不同的环境中被共享不同的环境中被共享www.ChinaSA.info享元模式的优缺点与适用环境w模式缺点使得系统变得复杂使得系统变得复杂，需要分离出内部状，需要分离出内部状态和外部状态，这态和外部状态，这使得程序的逻辑复杂使得程序的逻辑复杂化化为了使对象可以共享，享元模式需要将为了使对象可以共享，享元模式需要将享元对象的部分状态外部化，而享元对象的部分状态外部化，而读取外读取外部状态将使得运行时间变长部状态将使得运行时间变长www.ChinaSA.info享元模式的优缺点与适用环境w模式适用环境一个系统有大量相同或者相似的对象一个系统有大量相同或者相似的对象，造成内存的大量耗费造成内存的大量耗费对象的对象的大部分状态都可以外部化大部分状态都可以外部化，可以，可以将这些外部状态传入对象中将这些外部状态传入对象中在使用享元模式时需要维护一个存储享在使用享元模式时需要维护一个存储享元对象的享元池，而这需要耗费一定的元对象的享元池，而这需要耗费一定的系统资源，因此，系统资源，因此，在需要多次重复使用在需要多次重复使用享元对象时才值得使用享元模式享元对象时才值得使用享元模式www.ChinaSA.infoENDEND
