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                # 實現對象的復用——享元模式(一) 當前咱們國家正在大力倡導構建和諧社會,其中一個很重要的組成部分就是建設資源節約型社會,“浪費可恥,節儉光榮”。在軟件系統中,有時候也會存在資源浪費的情況,例如在計算機內存中存儲了多個完全相同或者非常相似的對象,如果這些對象的數量太多將導致系統運行代價過高,內存屬于計算機的“稀缺資源”,不應該用來“隨便浪費”,那么是否存在一種技術可以用于節約內存使用空間,實現對這些相同或者相似對象的共享訪問呢?答案是肯定,這種技術就是我們本章將要學習的享元模式。 14.1 圍棋棋子的設計 Sunny軟件公司欲開發一個圍棋軟件,其界面效果如圖14-1所示: ![](http://my.csdn.net/uploads/201206/15/1339770306_7979.jpg) 圖14-1 圍棋軟件界面效果圖 Sunny軟件公司開發人員通過對圍棋軟件進行分析,發現在圍棋棋盤中包含大量的黑子和白子,它們的形狀、大小都一模一樣,只是出現的位置不同而已。如果將每一個棋子都作為一個獨立的對象存儲在內存中,將導致該圍棋軟件在運行時所需內存空間較大,如何降低運行代價、提高系統性能是Sunny公司開發人員需要解決的一個問題。為了解決這個問題,Sunny公司開發人員決定使用享元模式來設計該圍棋軟件的棋子對象,那么享元模式是如何實現節約內存進而提高系統性能的呢?別著急,下面讓我們正式進入享元模式的學習。 14.2 享元模式概述 當一個軟件系統在運行時產生的對象數量太多,將導致運行代價過高,帶來系統性能下降等問題。例如在一個文本字符串中存在很多重復的字符,如果每一個字符都用一個單獨的對象來表示,將會占用較多的內存空間,那么我們如何去避免系統中出現大量相同或相似的對象,同時又不影響客戶端程序通過面向對象的方式對這些對象進行操作?享元模式正為解決這一類問題而誕生。享元模式通過共享技術實現相同或相似對象的重用,在邏輯上每一個出現的字符都有一個對象與之對應,然而在物理上它們卻共享同一個享元對象,這個對象可以出現在一個字符串的不同地方,相同的字符對象都指向同一個實例,在享元模式中,存儲這些共享實例對象的地方稱為享元池(Flyweight Pool)。我們可以針對每一個不同的字符創建一個享元對象,將其放在享元池中,需要時再從享元池取出。如圖14-2所示: ![](http://my.csdn.net/uploads/201206/15/1339770315_9635.jpg) 圖14-2 字符享元對象示意圖 享元模式以共享的方式高效地支持大量細粒度對象的重用,享元對象能做到共享的關鍵是區分了內部狀態(Intrinsic State)和外部狀態(Extrinsic State)。下面將對享元的內部狀態和外部狀態進行簡單的介紹: (1) 內部狀態是存儲在享元對象內部并且不會隨環境改變而改變的狀態,內部狀態可以共享。如字符的內容,不會隨外部環境的變化而變化,無論在任何環境下字符“a”始終是“a”,都不會變成“b”。 (2) 外部狀態是隨環境改變而改變的、不可以共享的狀態。享元對象的外部狀態通常由客戶端保存,并在享元對象被創建之后,需要使用的時候再傳入到享元對象內部。一個外部狀態與另一個外部狀態之間是相互獨立的。如字符的顏色,可以在不同的地方有不同的顏色,例如有的“a”是紅色的,有的“a”是綠色的,字符的大小也是如此,有的“a”是五號字,有的“a”是四號字。而且字符的顏色和大小是兩個獨立的外部狀態,它們可以獨立變化,相互之間沒有影響,客戶端可以在使用時將外部狀態注入享元對象中。 正因為區分了內部狀態和外部狀態,我們可以將具有相同內部狀態的對象存儲在享元池中,享元池中的對象是可以實現共享的,需要的時候就將對象從享元池中取出,實現對象的復用。通過向取出的對象注入不同的外部狀態,可以得到一系列相似的對象,而這些對象在內存中實際上只存儲一份。 享元模式定義如下: > 享元模式(Flyweight Pattern):運用共享技術有效地支持大量細粒度對象的復用。系統只使用少量的對象,而這些對象都很相似,狀態變化很小,可以實現對象的多次復用。由于享元模式要求能夠共享的對象必須是細粒度對象,因此它又稱為輕量級模式,它是一種對象結構型模式。
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