設計模式系列 - 享元模式

享元模式主要通過共用對象的方式來減少對象的創建。

介紹

在複雜系統中，頻繁創建對象是一件很耗資源的操作，為了節約系統有限的資源，我們有必要通過某種技術來減少對象的創建。在 AspNetCore 大量使用了 依賴註入 技術從而達到對象的集中式管理。

類圖描述

由上圖可知，通過定義一個 IShape 介面來約束實體類行為，Circle 為具體的實體類，ShapeFactory 為享元工廠，用於統一所有實體類的初始化操作。

代碼實現

1、定義行為介面

public interface IShape
{
    void Draw();
}

2、定義對象實體

public class Circle:IShape
{
    private string color;
    private int x;
    private int y;
    private int radius;
    public Circle(string color)
    {
        this.color = color;
    }

    public void SetX(int x) => this.x = x;
    public void SetY(int y) => this.y = y;
    public void SetRadius(int radius) => this.radius = radius;
    public void Draw() => Console.WriteLine($"Circle:Draw()[Color:{color},x={x},y={y},radius:{radius}]");
}

3、定義享元工廠

public class ShapeFactory
{
    private static Dictionary<string, IShape> circleMap = new Dictionary<string, IShape>();

    public static IShape GetCircle(string color)
    {
        circleMap.TryGetValue(color, out var circle);

        if (circle != null) return circle;
        circle = new Circle(color);
        circleMap.Add(color, circle);
        Console.WriteLine($"Creating circle of color:{color}");

        return circle;
    }
}

4、上層調用

class Program
{
    private static string[] colors = new[] {"Red", "Green", "Blue", "White", "Black"};
    private static Random random = new Random();

    static void Main(string[] args)
    {
        for (int i = 0; i < 20; i++)
        {
            Circle circle = (Circle) ShapeFactory.GetCircle(GetRandomColor());
            circle.SetX(GetRandomX());
            circle.SetY(GetRandomY());
            circle.SetRadius(100);
            circle.Draw();
        }

        Console.ReadKey();
    }

    private static string GetRandomColor()
    {
        return colors[random.Next(0, colors.Length)];
    }

    private static int GetRandomX()
    {
        return random.Next(0, colors.Length) * 100;
    }

    private static int GetRandomY()
    {
        return random.Next(0, colors.Length) * 100;
    }
}

總結

如果系統中需要大量初始化相似對象，系統資源使用緊張，此時使用享元模式較為合適，但是需要註意的是要合理區分內部操作和外部操作，否則很容易引起線程安全的問題。