原理
享元模式是对象的结构模式。享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象。它使用共享物件,用来尽可能减少内存使用量以及分享资讯给尽可能多的相似物件;它适合用于当大量物件只是重复因而导致无法令人接受的使用大量内存。通常物件中的部分状态是可以分享。常见做法是把它们放在外部数据结构,当需要使用时再将它们传递给享元。
分类
享元模式可以分成单纯享元模式和复合享元模式两种形式。
享元模式采用一个共享来避免大量拥有相同内容对象的开销。这种开销最常见、最直观的就是内存的损耗。享元对象能做到共享的关键是区分内蕴状态(Internal State)和外蕴状态(External State)。
一个内蕴状态是存储在享元对象内部的,并且是不会随环境的改变而有所不同。因此,一个享元可以具有内蕴状态并可以共享。
一个外蕴状态是随环境的改变而改变的、不可以共享的。享元对象的外蕴状态必须由客户端保存,并在享元对象被创建之后,在需要使用的时候再传入到享元对象内部。外蕴状态不可以影响享元对象的内蕴状态,它们是相互独立的。
单纯享元模式
在单纯的享元模式中,所有的享元对象都是可以共享的。
单纯享元模式所涉及到的角色如下:
● 抽象享元(Flyweight)角色 :给出一个抽象接口,以规定出所有具体享元角色需要实现的方法。
● 具体享元(ConcreteFlyweight)角色:实现抽象享元角色所规定出的接口。如果有内蕴状态的话,必须负责为内蕴状态提供存储空间。
● 享元工厂(FlyweightFactory)角色 :本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共享。当一个客户端对象调用一个享元对象的时候,享元工厂角色会检查系统中是否已经有一个符合要求的享元对象。如果已经有了,享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象;如果系统中没有一个适当的享元对象的话,享元工厂角色就应当创建一个合适的享元对象。
复合享元模式
在单纯享元模式中,所有的享元对象都是单纯享元对象,也就是说都是可以直接共享的。还有一种较为复杂的情况,将一些单纯享元使用合成模式加以复合,形成复合享元对象。这样的复合享元对象本身不能共享,但是它们可以分解成单纯享元对象,而后者则可以共享。
复合享元角色所涉及到的角色如下:
● 抽象享元(Flyweight)角色 :给出一个抽象接口,以规定出所有具体享元角色需要实现的方法。
● 具体享元(ConcreteFlyweight)角色:实现抽象享元角色所规定出的接口。如果有内蕴状态的话,必须负责为内蕴状态提供存储空间。
● 复合享元(ConcreteCompositeFlyweight)角色 :复合享元角色所代表的对象是不可以共享的,但是一个复合享元对象可以分解成为多个本身是单纯享元对象的组合。复合享元角色又称作不可共享的享元对象。
● 享元工厂(FlyweightFactory)角色 :本角色负责创建和管理享元角色。本角色必须保证享元对象可以被系统适当地共享。当一个客户端对象调用一个享元对象的时候,享元工厂角色会检查系统中是否已经有 一个符合要求的享元对象。如果已经有了,享元工厂角色就应当提供这个已有的享元对象;如果系统中没有一个适当的享元对象的话,享元工厂角色就应当创建一个合适的享元对象。
优缺点
与其他相关模式的区别
客户端要引用享元对象,是通过工厂对象创建或者获得的,客户端每次引用一个享元对象,都是可以通过同一个工厂对象来引用所需要的享元对象。因此,可以将享元工厂设计成单例模式,这样就可以保证客户端只引用一个工厂实例。因为所有的享元对象都是由一个工厂对象统一管理的,所以在客户端没有必要引用多个工厂对象。不管是单纯享元模式还是复合享元模式中的享元工厂角色,都可以设计成为单例模式,对于结果是不会有任何影响的。
Composite模式:Flyweight模式通常和Composite模式结合起来,用共享叶结点的有向无环图实现一个逻辑上的层次结构。复合享元模式实际上是单纯享元模式与合成模式的组合。单纯享元对象可以作为树叶对象来讲,是可以共享的,而复合享元对象可以作为树枝对象, 因此在复合享元角色中可以添加聚集管理方法。通常,最好用Flyweight实现State 和Strategy对象。