設計模式-結構型-享元模式

享元模式（Flyweight）：

定義：

　　運用共用技術有效地支持大量細粒度對象的復用。享元模式可以避免大量相似類的開銷，在軟體開發中如果需要生成大量細粒度的類實例，而這些類實例除了幾個參數外基本上相同，那麼這時就可以使用享元模式大幅度減少實例化類的數量。如果能把這些參數移動到實例外，在方法調用時將他們傳遞進去，這樣就可以通過共用大幅度減少單個實例的數目。這裡我們把移動到類實例外部的參數稱為享元對象的外部狀態，把在享元對象內部定義稱為內部狀態。由於享元模式要求能夠共用的對象必須是細粒度對象，因此它又稱為輕量級模式，他是一種結構型設計模式。享元模式結構較為複雜，一般結合工廠模式一起使用。

　　1）外部狀態：隨環境改變而改變的，不可以共用的狀態。

　　2）內部狀態：在享元對象內部並且不會隨著環境的變化而改變的共用部分。 

享元模式的角色：

　　1）抽象享元類（Flyweight）：通常是一個介面或抽象類，在抽象享元類中聲明瞭具體享元類公共的方法，這些方法可以向外界提供享元對象的內部數據（內部狀態），同時也可以通過這些方法來設置外部數據（外部狀態）。

　　2）具體享元類（ConcreteFlyweight）：它實現了抽象享元類，其實例稱為享元對象；在具體享元類中為內部狀態提供了存儲空間。通常我們可以結合單例模式來設計具體享元類，為每一個具體享元類提供唯一的享元對象。

　　3）非共用具體享元類（UnsharedConcreteFlyweight）：並不是所有的抽象享元類的子類都需要被共用，不能被共用的子類可設計為非共用具體享元類；當需要一個非共用具體享元類的對象時可以直接通過實例化創建。

　　4）享元工廠類（FlyweightFactory）：享元工廠類用於創建並管理享元對象，它針對抽象享元類編程，將各種類型的具體享元對象存儲在一個享元池中，享元池一般設計為一個存儲“鍵值對”的集合（也可以是其他類型的集合），可以結合工廠模式進行設計；當用戶請求一個具體享元對象時，享元工廠提供一個存儲在享元池中已創建的實例或者創建一個新的實例（如果不存在的話），返回新創建的實例並將其存儲在享元池中。

 1 public class Program
 2 {
 3     private static void Main(string[] args)
 4     {
 5         // 定義外部狀態，例如字母的位置等信息
 6         int externalstate = 10;
 7         FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();
 8         Flyweight fa = factory.GetFlyweight("A");
 9         if (fa != null)
10         {
11             fa.Operation(--externalstate);
12         }
13 
14         // 判斷是否已經創建了字母B
15         Flyweight fb = factory.GetFlyweight("B");
16         if (fb != null)
17         {
18             fb.Operation(--externalstate);
19         }
20 
21         // 判斷是否已經創建了字母C
22         Flyweight fc = factory.GetFlyweight("C");
23         if (fc != null)
24         {
25             fc.Operation(--externalstate);
26         }
27 
28         // 判斷是否已經創建了字母D
29         Flyweight fd = factory.GetFlyweight("D");
30         if (fd != null)
31         {
32             fd.Operation(--externalstate);
33         }
34         else
35         {
36             Console.WriteLine("駐留池裡面不存在字元串D");
37             ConcreteFlyweight d = new ConcreteFlyweight("D");
38             factory.flyweighrs.Add("D", d);
39             d.Operation(--externalstate);
40         }
41     }
42 }
43 
44 /// <summary>
45 /// 抽象享元類，提供具體享元類具有的方法
46 /// </summary>
47 public abstract class Flyweight
48 {
49     public abstract void Operation(int extrinsicState);
50 }
51 
52 /// <summary>
53 /// 具體享元類，把共用的字母作為享元對象的內部狀態
54 /// </summary>
55 public class ConcreteFlyweight : Flyweight
56 {
57     /// <summary>
58     /// 內蘊狀態
59     /// </summary>
60     private string intrinsicState;
61 
62     /// <summary>
63     /// 構造函數
64     /// </summary>
65     /// <param name="innerState">內蘊狀態</param>
66     public ConcreteFlyweight(string innerState)
67     {
68         this.intrinsicState = innerState;
69     }
70 
71     /// <summary>
72     /// 享元類的實例方法
73     /// </summary>
74     /// <param name="extrinsicstate">外蘊狀態</param>
75     public override void Operation(int extrinsicState)
76     {
77         Console.WriteLine($"具體實現類：intrinsicstate {intrinsicState}, extrinsicstate {extrinsicState}");
78     }
79 }
80 
81 public class FlyweightFactory
82 {
83     public Hashtable flyweighrs = new Hashtable();
84 
85     public FlyweightFactory()
86     {
87         flyweighrs.Add("A", new ConcreteFlyweight("A"));
88         flyweighrs.Add("B", new ConcreteFlyweight("B"));
89         flyweighrs.Add("C", new ConcreteFlyweight("C"));
90     }
91 
92     public Flyweight GetFlyweight(string key)
93     {
94         return flyweighrs[key] as Flyweight;
95     }
96 }

享元模式的優缺點：

　　優點：降低系統中的對象的數量，從而降低了系統中細粒度對象給記憶體帶來的壓力。

　　缺點：1）為了使對象可以共用，需要將一些狀態外部化，這使得程式的邏輯更複雜，使系統複雜化。

　　　　　2)享元模式將享元對象的狀態外部化，而讀取外部狀態使得運行時間稍微變長。

享元模式與原型模式的區別：

　　1）享元模式是結構型設計模式，而原型模式是創建型設計模式。

　　2）原型模式關註的是類的重覆創建問題，而享元模式關註的是對象的創建問題。

　　3）原型模式創建的對象屬性完全一樣，而享元模式會根據不同的外部狀態創建不一樣的對象實例。

通過搜索我發現有許多關於享元模式與單例模式的區別，現總結如下：

　　1）享元設計模式是一個類有很多對象，而單例是一個類僅一個對象。

　　2）享元模式是為了節約記憶體空間，提升程式性能（避免大量的new操作），而單例模式則主要是出於共用狀態的目的。

參考：https://baike.baidu.com/item/%E4%BA%AB%E5%85%83%E6%A8%A1%E5%BC%8F

　　https://www.cnblogs.com/zhili/p/FlyweightPattern.html