😉一、基础概念

享元模式（Flyweight Pattern）是一种软件设计模式，旨在通过共享对象来减少内存使用和提高性能。在享元模式中，将对象分为两种类型：内部状态（Intrinsic State）和外部状态（Extrinsic State）。

内部状态是对象共享的部分，它包含对象创建后不会发生变化的数据。而外部状态是对象特定的部分，它包含对象在运行时可能发生变化的数据。

享元模式通过使用工厂模式来创建对象，并通过对象池或缓存池来管理已创建的对象。当需要创建对象时，检查对象池中是否已存在具有相同内部状态的对象。如果存在，则直接返回已有对象，否则创建一个新的对象并添加到对象池中。

这样，多个拥有相同内部状态的对象可以共享同一个实例，从而减少了内存占用。外部状态可以作为方法参数传递给共享对象，使其在使用时具有不同的行为。

享元模式适用于以下情况：

当需要创建大量相似对象时，可以减少内存占用。
对象的状态可以分为内部状态和外部状态，并且内部状态可以共享。

值得注意的是，享元模式牺牲了部分灵活性，因为共享对象可能需要在不同的上下文中进行状态共享。因此，在使用享元模式时需要权衡内存占用和对对象状态的管理。

🐱‍🐉二、享元模式实现

在C++中实现享元模式，通常需要以下步骤：

定义享元接口（Flyweight）：这是享元对象的抽象接口，声明了需要在具体享元类中实现的操作方法。

class Flyweight {
public:
    virtual void Operation() = 0;
};

实现具体享元类（ConcreteFlyweight）：这些类表示可以被共享的具体对象。它们实现了享元接口中的操作方法，并包含内部状态。

class ConcreteFlyweight : public Flyweight {
private:
    int intrinsicState;
public:
    ConcreteFlyweight(int state) : intrinsicState(state) {
    }
    void Operation() override {
        // 实现具体的操作
    }
};

创建享元工厂类（FlyweightFactory）：这个类负责创建和管理享元对象，通过对象池来维护已经创建的对象。

class FlyweightFactory {
private:
    std::map<int, Flyweight*> flyweights;
public:
    Flyweight* GetFlyweight(int state) {
        if (flyweights.find(state) == flyweights.end()) {
            flyweights[state] = new ConcreteFlyweight(state);
        }
        return flyweights[state];
    }
};

使用享元对象：在客户端代码中，通过享元工厂来获取共享的享元对象，并在需要时传递外部状态来执行操作。

int main() {
    FlyweightFactory factory;
    // 获取共享对象
    Flyweight* flyweight1 = factory.GetFlyweight(1);
    Flyweight* flyweight2 = factory.GetFlyweight(2);
    // 调用对象方法
    flyweight1->Operation();
    flyweight2->Operation();
    delete flyweight1;
    delete flyweight2;
    return 0;
}

以上代码演示了如何创建享元对象、通过工厂获取共享对象，并调用对象的操作方法。通过共享享元对象，可以减少内存占用，并重复利用已经创建的对象，提高性能。

🎉三、模块之间的关系

在享元模式中，主要涉及以下几个模块之间的关系：

享元接口（Flyweight）：这是一个抽象接口，定义了享元对象的操作方法。所有具体享元类都要实现这个接口。
具体享元类（ConcreteFlyweight）：这些类是可以被共享的对象，它们实现了享元接口中的操作方法，并包含内部状态。具体享元对象的创建由享元工厂负责。
享元工厂类（FlyweightFactory）：这个类负责创建和管理享元对象。它维护一个对象池，用于存储已经创建的享元对象，并根据需要返回共享对象。享元工厂类通常实现了单例模式，以确保只有一个实例存在。
客户端（Client）：客户端使用享元对象进行操作。客户端通过享元工厂来获取共享对象，并根据需要传递外部状态给享元对象来执行操作。客户端不直接创建享元对象，而是通过工厂来获取已经创建的对象。

在模块之间的关系上，客户端通过享元工厂类来获取共享对象，从而避免直接与具体享元类交互。享元工厂负责创建和管理享元对象，并通过对象池来维护已经创建的对象。具体享元类实现了享元接口中的操作方法，并包含内部状态，这些类可以被共享使用。

总体来说，享元模式的关键在于共享对象的管理和复用，通过减少对象的创建和销毁，来提高性能和减少内存占用。客户端通过享元工厂来获取共享对象，从而实现对共享对象的使用。

🐱‍🚀四、注意事项

使用享元模式时需要注意以下几点：

内部状态与外部状态：享元模式中的对象分为内部状态和外部状态。内部状态是对象共享的部分，不会随着外部环境的改变而改变，而外部状态是对象的上下文信息，会随着外部环境的改变而改变。在使用享元对象时，需要确保只在必要的情况下传递外部状态，避免造成冗余和混乱。
对象共享管理：享元模式需要一个享元工厂来管理共享对象的创建和管理。享元对象应该被适当地共享和复用，避免创建过多的对象，节省内存和提高性能。享元工厂可以实现对象池来缓存、管理和复用已经创建的享元对象。
线程安全性：如果在多线程环境下使用享元模式，需要确保共享对象的线程安全性。可以采用加锁或其他线程安全的方式来保证共享对象的正确访问和操作。
性能考虑：享元模式的主要目的是提高性能和减少内存占用。但在某些情况下，共享对象的管理和维护可能会带来一定的开销。在使用享元模式时，需要综合考虑对象的复用和管理成本以及性能的提升是否相得益彰。
适用性考虑：享元模式适用于需要创建大量相似对象的场景，并且对象的内部状态可以共享的情况。如果对象的内部状态变化较多或者每个对象都有不同的外部状态，那么使用享元模式就失去了意义。

综上所述，使用享元模式需要注意合理管理共享对象、正确传递内外部状态、确保线程安全性，并且经过性能和适用性的综合考虑。只有在合适的场景下使用享元模式，才能发挥其优势和价值。

🎂五、使用场景

享元模式适用于以下场景：

对象数量巨大且相似：当需要创建大量相似对象，并且这些对象在内部状态上有一定的重复性时，可以考虑使用享元模式。通过共享内部状态，可以减少对象的创建和内存占用，提高性能。
内部状态可共享：享元模式要求对象的内部状态是可以共享的，即内部状态不会随着外部环境的改变而改变。如果对象的内部状态会发生变化，那么无法实现对象的共享和复用。
外部状态相对较少：外部状态指的是对象的上下文信息，会随着外部环境的改变而改变。在使用享元模式时，需要确保对象的外部状态相对较少，或者只在必要的情况下传递外部状态。这样可以避免创建过多的享元对象，保持系统的简洁性和高效性。
对象的创建和销毁开销较大：对象的创建和销毁是有一定开销的，在某些场景下，频繁创建和销毁对象会影响系统的性能。使用享元模式可以通过共享已经创建的对象，减少对象的创建和销毁次数，提高系统的性能和效率。

常见的应用场景包括：

字符串常量池：在很多编程语言中，字符串常量是被共享和复用的，通过享元模式来实现字符串常量的管理可以减少内存占用，提高字符串处理的性能。
线程池：线程池中的线程对象可以被共享和复用，通过享元模式可以减少线程对象的创建和销毁开销，提高线程池的效率和性能。
数据库连接池：数据库连接是一种昂贵的资源，通过享元模式可以实现连接对象的共享和复用，减少连接的创建和关闭次数，提高数据库操作的效率和吞吐量。
图形和游戏中的精灵对象：在图形和游戏开发中，经常需要创建大量的精灵对象，这些对象可能有很多相似的属性和行为。通过享元模式可以实现精灵对象的复用，减少对象的创建和内存占用，提高图形和游戏的渲染性能。

总之，享元模式适用于需要创建大量相似对象并且对象的内部状态可以共享的场景，通过共享对象减少内存占用和提高性能，适用于对象创建和销毁开销较大的情况。在合适的场景中使用享元模式可以有效地优化系统的性能和资源利用。

🍳参考文献

🧊文章总结

提示：这里对文章进行总结：

本文讲了关于享元模式的知识。

2023-6-28-第十式享元模式