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💡 享元模式

概述

享元模式是一種結構型設計模式,用於最小化或共享物件,以節省記憶體或提高性能

該模式的核心思想是將共享的狀態(也就是內部狀態)與物件的其餘部分(外部狀態)分開

這樣多個物件可以共享相同的內部狀態,從而減少記憶體使用

享元模式主要用於管理大量相似的物件,並確保它們在記憶體中僅有一個實體

這種共享的方式可用於提高系統的效率,特別是當有大量相似物件需要處理時

享元模式主要解決以下問題

  • 優點
    • 減少記憶體消耗:享元模式允許多個物件共享相同的內部狀態,從而減少記憶體消耗
    • 提高性能:通過共享內部狀態,享元模式可以提高系統的性能,特別是在處理大量相似物件時
    • 支持大量物件:享元模式適用於需要管理大量相似物件的情況
  • 缺點
    • 複雜性增加:實現享元模式可能需要引入額外的複雜性,如內部狀態的管理和外部狀態的處理

享元模式包含

  1. 享元工廠(Flyweight Factory):負責建立和管理享元物件,它維護一個享元池,以便重複使用享元物件
  2. 享元(Flyweight):表示一個共享的內部狀態,該狀態可以被多個物件共享,享元物件包含內部狀態和可以變化的外部狀態
  3. 客戶端(Client):使用享元物件的物件,客戶端可以通過享元工廠獲取享元物件,並設置外部狀態

範例

1. 定義享元介面

// 享元介面
public interface IFlyweight
{
void Operation(string externalState);
}

2. 實作具體享元類別

// 具體享元類別
public class ConcreteFlyweight : IFlyweight
{
private string intrinsicState; // 內部狀態

public ConcreteFlyweight(string intrinsicState)
{
this.intrinsicState = intrinsicState;
}

public void Operation(string externalState)
{
Console.WriteLine($"內部狀態:{intrinsicState}, 外部狀態:{externalState}");
}
}

3. 實作享元工廠

// 享元工廠
public class FlyweightFactory
{
private Dictionary<string, IFlyweight> flyweights = new Dictionary<string, IFlyweight>();

public IFlyweight GetFlyweight(string key)
{
if (!flyweights.ContainsKey(key))
{
flyweights[key] = new ConcreteFlyweight(key);
}
return flyweights[key];
}
}

4. 實際使用

class Program
{
static void Main(string[] args)
{
FlyweightFactory factory = new FlyweightFactory();

IFlyweight flyweight1 = factory.GetFlyweight("A");
flyweight1.Operation("X");

IFlyweight flyweight2 = factory.GetFlyweight("B");
flyweight2.Operation("Y");

IFlyweight flyweight3 = factory.GetFlyweight("A");
flyweight3.Operation("Z");
}
}

5. 結果

  • 輸出:
內部狀態:A, 外部狀態:X
內部狀態:B, 外部狀態:Y
內部狀態:A, 外部狀態:Z

享元模式允許共享內部狀態,從而減少記憶體消耗並提高性能,這在需要處理大量相似物件的情況下特別有用,通過將內部狀態和外部狀態分離,享元模式實現了對物件的有效共享