设计模式---对象性能模式之享元模式（Flyweight）

一：概念

通过与其他类似对象共享数据来减少内存占用

如果一个应用程序使用了太多的对象， 就会造成很大的存储开销。 
特别是对于大量轻量级 （细粒度）的对象，比如在文档编辑器的设计过程中，我们如果为每个字母创建一个对象的话，系统可能会因为大量的对象而造成存储开销的浪费。
例如一个字母“a”在文档中出现了100000 次，而实际上我们可以让这一万个字母“a”共享一个对象，当然因为在不同的位置可能字母“a”有不同的显示效果（例如字体和大小等设置不同） ，
在这种情况我们可以为将对象的状态分为“外部状态”和“内部状态” ，
将可以被共享（不会变化）的状态作为内部状态存储在对象中，而外部对象（例如上面提到的字体、大小等）我们可以在适当的时候将外部对象最为参数传递给对象（例如在显示的时候，将字体、大小等信息传递给对象） 。
Flyweight 模式可以解决上面的问题，

二：动机

在软件系统中采用纯粹对象方案的问题 在于大量细粒度的对象会很快充斥在系统中，从而带来很高的运行时代价——主要指内存需求方面的代价。

如何在避免大量·细粒度对象问题的同事，让外部客户程序仍然能够透明地使用面向对象的方式来进行操作？

三：模式定义

运用共享技术有效地支持大量的细粒度对象                                        

                                          　　　　　——《设计模式》GoF

四：代码讲解

class Font {　　//用来描述字体
private:

    //unique object key
    string key;

    //object state
    //....

public:
    Font(const string& key){　　//利用这个key来创建对象
        //...
    }
};

class FontFactory{
private:
    map<string,Font* > fontPool;　　//map映射key--对象指针

public:
    Font* GetFont(const string& key){

        map<string,Font*>::iterator item=fontPool.find(key);

        if(item!=footPool.end()){
            return fontPool[key];　　//若存在则共享
        }
        else{
            Font* font = new Font(key);　　//不存在则添加
            fontPool[key]= font;
            return font;
        }

    }

    void clear(){
        //...
    }
};

实现是多种的，但是总体思想是一样的

五：类图（结构）

六：要点总结

（一）面向对象很好的解决了抽相性的问题，但是作为一个运行在机器中的程序实体，我们需要考虑对象的代价问题。Flyweight主要解决面向的代价问题，一般不触及面向对象的抽象性问题。

（二）Flyweight采用对象共享的做法来降低系统中的对象的个数，从而降低细粒度对象给系统带来的内存压力。在具体实现方面，要注意对像状态的处理。

注意：上面的Font对象一旦创建出来，状态就无法更改了，是只读的。共享最好就是只读的，不允许随便修改

（三）对象的数量太大，从而导致对像内存开销加大——什么样的数量才算大？这需要我们仔细根据具体应用情况进行评估，而不能凭空臆断。

字段，字节对齐，虚函数表指针（有10个虚函数，也只有一个虚函数表指针），总共加起来假设有10字段40字节
1024个对象：*=40kb
102400个对象：:*=4000kb~4M

不能臆想，需要去评估，用于处理对象过多时使用享元模式

七：案例实现：享元模式存放教师信息

（一）教师类实现

#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include "map"
#include "string"

using namespace std;

class Person
{
protected:
    string name;
    int age;
    int sex;
public:
    Person(string name, int age, int sex)
    {
        this->name = name;
        this->age = age;
        this->sex = sex;
    }

    string getName()
    {
        return name;
    }

    int getAge()
    {
        return age;
    }

    int getSex()
    {
        return sex;
    }
};

class Teacher :public Person
{
private:
    string id;
public:
    Teacher(string id, string name, int age, int sex) :Person(name, age, sex)
    {
        this->id = id;
    }

    string getId()
    {
        return id;
    }

    void printInfo()
    {
        cout << "id:" << id << "\tname:" << name << "\tage" << age << "\tsex:" << sex << endl;
    }
};

（二）享元模式工厂

class TeacherFactory
{
private:
    map<string, Teacher*> TeacherPool;
public:
    Teacher* getTeacher(const string& key)
    {
        string name;
        int age;
        int sex;
        Teacher* tmp;

        map<string, Teacher*>::iterator iter = TeacherPool.find(key);
        if (iter == TeacherPool.end())
        {

            cout << "id为:" << key << "teacher is not exists,you need to add info for it" << endl;
            cout << "please input teacher`s name:";
            cin >> name;
            cout << "please input teacher`s age:";
            cin >> age;
            cout << "please input teacher`s sex:";
            cin >> sex;

            tmp = new Teacher(key, name, age, sex);
            TeacherPool.insert(pair<string, Teacher*>(key, tmp));
        }
        else
            tmp = iter->second;
        return tmp;
    }
};

（三）测试

void main()
{
    TeacherFactory* teacherfactory = new TeacherFactory();
    Teacher* t1 = teacherfactory->getTeacher("");
    t1->printInfo();

    Teacher* t2 = teacherfactory->getTeacher("");
    t2->printInfo();

    Teacher* t3 = teacherfactory->getTeacher("");
    t3->printInfo();

    system("pause");
    return;
}