12、C#设计模式 - 享元模式
享元模式（Flyweight Pattern）
享元模式属于结构型模式，它以共享的方式高效的支持大量的细粒度对象。通过复用内存中已存在的对象，降低系统创建对象实例的性能消耗。
享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象，如果找到对象，则直接返回。
角色：
1、 抽象享元（Flyweight）；
它是所有具体享元类的抽象基类，为其子类规定出需要实现的公共接口；
2、 具体享元（ConcreteFlyweight）；
具体享元类实现了抽象享元类所规定的接口；
3、 享元工厂（FlyweightFactoiy）；
享元工厂类负责创建和管理享元对象。
示例：
命名空间FlyweightPattern中包含IConnection接口充当抽象享元，Connection类充当具体享元，ConnectionFactory工厂类充当享元工厂。本案例通过使用享元模式来共享数据库连接。
namespace FlyweightPattern
public interface IConnection {
void Print();
}
IConnection接口，包含一个打印的方法。
public class Connection : IConnection {
private string _connectionString = null;
public Connection(string connectionString) {
_connectionString = connectionString;
Thread.Sleep(1000);
Console.WriteLine("It took 1 second(s) to create a connection!");
}
public void Print() {
Console.WriteLine($"Database connection is {_connectionString}");
Console.WriteLine("-------------------------------------------------------");
}
}
Connection类，定义数据库连接（演示）。
public class ConnectionFactory {
private Dictionary<string, IConnection> _connections = null;
private string _connectionString = null;
public ConnectionFactory() {
_connections = new Dictionary<string, IConnection>();
}
public IConnection CreateConnection(string connectionString) {
if (!_connections.ContainsKey(connectionString)) {
Console.WriteLine("Creating a new connection!");
IConnection connection = new Connection(connectionString);
_connections.Add(connectionString, connection);
return connection;
}
else {
Console.WriteLine("Return an exist connection!");
var connection = _connections[connectionString] as IConnection;
return connection;
}
}
}
ConnectionFactory类，数据库连接工厂，内部维持对所有连接的引用，CreateConnection方法在发现连接存在时直接返回，如果不存在，则创建一个新的连接并维持进列表。
注：实际开发过程中应该用HashCode来检索数据库连接是否存在。
public class Program {
private static ConnectionFactory _factory = null;
private static List<string> _connections = null;
private static IConnection _connection = null;
private static void Print(int index) {
if (index > _connections.Count - 1) {
Console.WriteLine("Index Out Of Range Exception!");
return;
}
_connection = _factory.CreateConnection(_connections[index]);
_connection.Print();
}
public static void Main(string[] args) {
_connections = new List<string> {
"Server=Aron1;Database=pubs;\n" + "Uid=uid;Pwd=password;",
"Provider=sqloledb;Data Source=Aron1;\n" + "User Id=uid;Password=password;",
"Data Source=192.168.0.1,1433;\n" + "UserID=uid;Password=password;"
};
_factory = new ConnectionFactory();
Print(0);
Print(1);
Print(2);
Print(1);
Print(3);
Console.ReadKey();
}
}
以上是调用方的代码，以下是这个案例的输出结果：
Creating a new connection!
It took 1 second(s) to create a connection!
Database connection is Server=Aron1;Database=pubs;
Uid=uid;Pwd=password;
-------------------------------------------------------
Creating a new connection!
It took 1 second(s) to create a connection!
Database connection is Provider=sqloledb;Data Source=Aron1;
User Id=uid;Password=password;
-------------------------------------------------------
Creating a new connection!
It took 1 second(s) to create a connection!
Database connection is Data Source=192.168.0.1,1433;
UserID=uid;Password=password;
-------------------------------------------------------
Return an exist connection!
Database connection is Provider=sqloledb;Data Source=Aron1;
User Id=uid;Password=password;
-------------------------------------------------------
Index Out Of Range Exception!
优点：
1、 降低了系统中对象的数量，从而降低了系统中细粒度对象给内存带来的压力；
缺点：
1、 为了使对象可以共享，需要将一些状态外部化，这使得程序的逻辑更复杂，使系统复杂化；
2、 享元模式将享元对象的状态外部化，而读取外部状态使得运行时间稍微变长；
使用场景：
1、 一个系统中有大量的对象；
2、 这些对象耗费大量的内存；
3、 这些对象中的状态大部分都可以被外部化；
4、 这些对象可以按照内部状态分成很多的组，当把外部对象从对象中剔除时，每一个组都可以仅用一个对象代替；
5、 软件系统不依赖这些对象的身份；