享元模式（c++實現）

鬼谷子com發表於2020-07-17
模式C++

享元模式

目錄

模式定義

享元模式（Flyweight），運用共享技術有效的支援大量細粒度的物件。

模式動機

  • 如果一個應用使用了大量的物件，而大量的這些物件造成了很大的儲存開銷時就應該考慮使用。
  • 當物件的大多數狀態可以外部狀態，如果刪除物件的外部狀態，那麼可以用相對較少的共享記憶體物件取代很多組物件，此時可以考慮使用享元模式。

UML類圖

原始碼實現

  • piece.h
#include <string>
enum Color
{
    white,
    black
};
class Piece
{
public:
    Piece(Color color);
    void setPoint(int x, int y);
    Color GetColor() const;
public:
    int     m_X;
    int     m_Y;

private:
    Color     m_Color;
};
  • piece.cpp
#include "piece.h"

Piece::Piece(Color color)
    :m_Color(color)
{

}

void Piece::setPoint(int x, int y)
{
    m_X = x;
    m_Y = y;
}

Color Piece::GetColor() const
{
    return m_Color;
}
  • checkerboard.h
#include <string>
#include "piece.h"
class CheckerBoard
{
public:
    CheckerBoard();
    void Draw();
    void refresh();
    void GetPiece(const Piece& piece);

private:
    std::string     m_Checker;
};
  • checkerboard.cpp
#include <iostream>
#include <string.h>
#include "checkerboard.h"

CheckerBoard::CheckerBoard()
{
    for(int m = 0; m < 20; ++m)
    {
        for(int n = 0; n < 20; ++n)
            m_Checker.append("o");
        m_Checker.append("\n");
    }
}

void CheckerBoard::Draw()
{
    std::cout << m_Checker;
}

void CheckerBoard::refresh()
{
    system("cls");
    std::cout << m_Checker;
}

void CheckerBoard::GetPiece(const Piece& piece)
{
    int pos;
    pos = (piece.m_Y * 21) + piece.m_X;

    if(piece.GetColor() == Color::white)
        m_Checker.replace(pos, 1, "-");
    else if(piece.GetColor() == Color::black)
        m_Checker.replace(pos, 1, "+");
}
  • piecefactory.h
#include <map>
#include "piece.h"
class PieceFactory
{
public:
    PieceFactory();
    Piece *find(Color color);
private:
    std::map<Color, Piece*>     m_PiecesMap;
};
  • piecefactory.cpp
#include <memory>
#include "piecefactory.h"

PieceFactory::PieceFactory()
{

}

Piece *PieceFactory::find(Color color)
{
    auto piece = m_PiecesMap.find(color);
    if(piece != m_PiecesMap.end()){
        return piece->second;
    }
    else
    {
        Piece* p = new Piece(color);
        m_PiecesMap[color] = p;
        return p;
    }
}
  • main.cpp
/************************************
    * @brief	: 享元模式
    * @author	:   wzx
    * @date	:   2020-07-16
    * @project	:  FlyWeight
*************************************/
#include <iostream>
#include <random>
#include <time.h>
#include <thread>
#include <unistd.h>
#include "checkerboard.h"
#include "piecefactory.h"
#include "piece.h"

using namespace std;

void GeneratePoint(Piece* p)
{//隨機數生成有點問題
    std::mt19937 rnd(time(0));
    p->m_X = rnd()%20;
    p->m_Y = rnd()%20;
}

int main()
{
    CheckerBoard board;
    board.Draw();

    PieceFactory factory;
    for(int n = 0; n < 20; ++n)
    {
        Piece* p1 = factory.find(Color::black);
        GeneratePoint(p1);

        sleep(1);

        Piece* p2 = factory.find(Color::white);
        GeneratePoint(p2);

        board.GetPiece(*p2);
        board.GetPiece(*p1);
        board.refresh();
    }

    return 0;
}
  • 執行結果

oooooooooooooooooooo

oooooooooo+ooooooooo

-+oooooooooooooooooo

oooooooooooooooooooo

ooooooo-oooo+oo+oooo

oooooooooooooooooooo

o+oooooooooooooooooo

oooo++oo+ooooooooooo

注：隨機數生成演算法有點問題，這裡忽略最終結果

優點

模式的優點

  • 享元模式可以避免大量非常相似類的開銷。在程式設計中，有時需要生成大量細粒度的類例項來表示資料。如果能發現這些例項除了幾個引數外基本都是相同的，有時就能夠受大幅度地減少需要例項化的類的數量。如果能把哪些引數移到類例項的外面，在方法呼叫的時候將它們傳遞進來，就可以通過共享大幅度地減少單個例項的數目。

缺點

模式的缺點

  • 使用享元模式需要維護一個記錄了系統已有的所有享元的列表，而這本身需要耗費資源。
  • 享元模式使得系統更加的複雜，為了使物件可以共享，需要將一些狀態外部化，這是得程式的邏輯複雜化。因此，應當在有足夠多的物件例項可供共享時才值得使用享元模式。

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