定义

享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，它旨在减少创建对象的数量，从而减少内存消耗和提高性能。这个模式通过共享大量细粒度对象来实现。这种模式特别适用于需要大量对象的场景，比如在游戏开发中处理大量相似的对象时。

核心概念

享元（Flyweight） ：享元对象是可以共享的对象，它们在系统中是重复使用的。享元模式将享元对象和具体的状态（外部状态）分离，以减少对象的创建和存储。
外部状态（External State） ：享元对象不包含的、可以变化的状态，通常是对象的上下文信息。外部状态由客户端提供，而享元对象则只维护内部状态。
内部状态（Internal State） ：享元对象自身的状态，这些状态在对象间是共享的。

结构

享元接口（Flyweight Interface） ：定义了享元对象的公共接口，用于通过外部状态来处理具体的业务逻辑。
具体享元（Concrete Flyweight） ：实现了享元接口，定义了内部状态的具体实现。每个具体享元对象都共享相同的内部状态。
享元工厂（Flyweight Factory） ：管理享元对象的创建和共享。享元工厂确保每个享元对象只有一个实例，并为客户端提供共享的享元对象。
客户端（Client） ：使用享元工厂获取享元对象，并将外部状态传递给享元对象，以实现具体业务逻辑。

代码示例

假设在开发一个图形编辑器，其中有很多相同类型的图形（如树木），每棵树木的外观是相似的，但它们的位置和大小可能不同。在享元模式中，我们可以将所有相同的树木外观（如颜色、形状）共享为一个享元对象，而将每棵树木的位置和大小作为外部状态传递给享元对象。

#include <iostream>
#include <unordered_map>

// 享元接口
class TreeType
{
public:
	virtual ~TreeType() = default;
	virtual void draw(int x, int y) const = 0;
};


// 具体享元
class ConcreteTreeType : public TreeType
{
private:
	std::string name;

public:
	ConcreteTreeType(const std::string& name) : name(name) {}

	void draw(int x, int y) const override
	{
		std::cout << "Drawing tree type: " << name << " at (" << x << ", " << y << ")" << std::endl;
	}

	// 当前对象的地址
	void printAddress() const
	{
		std::cout << "TreeType address: " << this << std::endl;
	}
};


// 享元工厂
class TreeFactory
{
private:
	std::unordered_map<std::string, std::shared_ptr<TreeType>> treeTypes;

public:
	std::shared_ptr<TreeType> getTreeType(const std::string& name)
	{
		auto it = treeTypes.find(name);
		if (it != treeTypes.end())
			return it->second;

		auto treeType = std::make_shared<ConcreteTreeType>(name);
		treeTypes[name] = treeType;
		return treeType;
	}
};


// 客户端代码
class Tree
{
private:
	std::shared_ptr<TreeType> treeType;
	int x, y;

public:
	Tree(const std::shared_ptr<TreeType>& treeType, int x, int y)
		: treeType(treeType), x(x), y(y) {}

	void draw() const
	{
		treeType->draw(x, y);
	}

	// 打印对象地址
	void printTreeTypeAddress() const
	{
		std::dynamic_pointer_cast<ConcreteTreeType>(treeType)->printAddress();
	}
};


int main()
{
	TreeFactory treeFactory;

	// 创建不同树木类型
	auto oak = treeFactory.getTreeType("Oak");
	auto pine = treeFactory.getTreeType("Pine");

	// 打印树木类型的地址，验证共享
	std::cout << "Address of Oak: ";
	std::dynamic_pointer_cast<ConcreteTreeType>(oak)->printAddress();

	std::cout << "Address of Pine: ";
	std::dynamic_pointer_cast<ConcreteTreeType>(pine)->printAddress();

	// 创建树木对象，并指定位置
	std::vector<Tree> forest;
	forest.emplace_back(oak, 10, 20);
	forest.emplace_back(pine, 30, 40);
	forest.emplace_back(oak, 50, 60);
	forest.emplace_back(pine, 70, 80);

	// 打印所有树木类型的地址，验证共享
	for (const auto& tree : forest) {
		tree.printTreeTypeAddress();
		tree.draw();
	}

	system("pause");
	return 0;
}

TreeType: 享元接口，定义了draw方法来绘制树木。
ConcreteTreeType: 具体享元，包含具体的树木类型名称，并实现了draw方法。
TreeFactory: 享元工厂，管理具体享元对象的创建和共享。它通过getTreeType方法返回享元对象，并且确保相同名称的享元对象是共享的。在 getTreeType 方法中，TreeFactory 首先检查哈希表中是否已经存在请求的享元对象（即是否已经创建过相同名称的树木类型）。如果存在，它直接返回已存在的对象；如果不存在，则创建新的对象，并将其存储到哈希表中，以供未来的请求复用。
Tree: 客户端对象，持有对享元对象的引用，并且包含具体的外部状态（树木的位置）。它通过draw方法来绘制树木。
main: 客户端代码，使用TreeFactory创建树木类型，然后创建不同位置的树木对象，并绘制它们。

设计模式---享元模式

定义

核心概念

结构

代码示例