設計模式 11 享元模式 Flyweight

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問題在物件導向系統的設計何實現中，建立物件是最為常見的操作。這裡面就有乙個問題：

如果乙個應用程式使用了太多的物件，就會造成很大的儲存開銷。特別是對於大量輕量級（細

粒度）的物件，比如在文件編輯器的設計過程中，我們如果為沒有字母建立乙個物件的話，

系統可能會因為大量的物件而造成儲存開銷的浪費。例如乙個字母「a」在文件**現了

100000 次，而實際上我們可以讓這一萬個字母「a」共享乙個物件，當然因為在不同的位置

可能字母「a」有不同的顯示效果（例如字型和大小等設定不同），在這種情況我們可以為將

物件的狀態分為「外部狀態」和「內部狀態」，將可以被共享（不會變化）的狀態作為內部

狀態儲存在物件中，而外部物件（例如上面提到的字型、大小等）我們可以在適當的時候將

外部物件最為引數傳遞給物件（例如在顯示的時候，將字型、大小等資訊傳遞給物件）。

可以從圖 2-1 中看出，flyweight 模式中有乙個類似 factory 模式的物件構造工廠

flyweightfactory，當客戶程式設計師（client）需要乙個物件時候就會向 flyweightfactory 發出

請求物件的訊息 getflyweight（）訊息，flyweightfactory 擁有乙個管理、儲存物件的「倉

庫」（或者叫物件池，vector 實現），getflyweight（）訊息會遍歷物件池中的物件，如果已

經存在則直接返回給 client，否則建立乙個新的物件返回給 client。當然可能也有不想被共

享的物件（例如結構圖中的 unshareconcreteflyweight），但不在本模式的講解範圍，故在實

現中不給出。

舉個圍棋的例子，圍棋的棋盤共有361格，即可放361個棋子。現在要實現乙個圍棋程式，該怎麼辦呢？首先要考慮的是棋子棋盤的實現，可以定義乙個棋子的類，成員變數包括棋子的顏色、形狀、位置等資訊，另外再定義乙個棋盤的類，成員變數中有個容器，用於存放棋子的物件。下面給出**表示：

棋子的定義，當然棋子的屬性除了顏色和位置，還有其他的，這裡略去。這兩個屬性足以說明問題。

//
棋子顏色
enum
piececolor ;
//棋子位置
struct
piecepos
};//
棋子定義
class
piece
~piece() {}
virtual
void
draw() {}
};class blackpiece: public
piece
~blackpiece() {}
void draw() 
};class whitepiece: public
piece
~whitepiece() {}
void draw() 
};

棋盤的定義：

class
pieceboard
~pieceboard() 
void setpiece(piececolor color, piecepos pos) //
一步棋，在棋盤上放一顆棋子
else
m_vecpiece.push_back(piece); 
//加入容器中
} 
void clear() //
釋放記憶體
};

客戶的使用方式如下：

int
main()

可以發現，棋盤的容器中存放了已下的棋子，而每個棋子包含棋子的所有屬性。一盤棋往往需要含上百顆棋子，採用上面這種實現，占用的空間太大了。如何改進呢？用享元模式。其定義為：運用共享技術有效地支援大量細粒度的物件。

在圍棋中，棋子就是大量細粒度的物件。其屬性有內在的，比如顏色、形狀等，也有外在的，比如在棋盤上的位置。內在的屬性是可以共享的，區分在於外在屬性。因此，可以這樣設計，只需定義兩個棋子的物件，一顆黑棋和一顆白棋，這兩個物件含棋子的內在屬性；棋子的外在屬性，即在棋盤上的位置可以提取出來，存放在單獨的容器中。相比之前的方案，現在容器中僅僅存放了位置屬性，而原來則是棋子物件。顯然，現在的方案大大減少了對於空間的需求。

關注pieceboard 的容器，之前是vectorm_vecpiece，現在是vectorm_vecpos。這裡是關鍵。

改進後的

棋子的新定義，只包含內在屬性：

//
棋子顏色
enum
piececolor ;
//棋子位置
struct
piecepos
};//
棋子定義
class
piece
~piece() {}
virtual
void
draw() {}
};class blackpiece: public
piece
~blackpiece() {}
void draw() 
};class whitepiece: public
piece
~whitepiece() {}
void draw() 
};

相應棋盤的定義為：

class
pieceboard
~pieceboard() 
void
setpiece(piececolor color, piecepos pos)
else
m_vecpos.push_back(pos);}};

客戶的使用方式一樣，這裡不重複給出，現在給出享元模式的uml圖，以圍棋為例。棋盤中含兩個共享的物件，黑棋子和白棋子，所有棋子的外在屬性都存放在單獨的容器中。

uml類圖：

設計模式 11 享元模式 Flyweight

設計模式 11 享元模式

11 享元模式

（11）享元模式

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