C++ 享元模式

什么是享元模式？

• 享元模式是一种结构型设计模式,实现了在较少内存开销的同时，又支持了大量的对象，主要在资源有限的情况下，对创建大量对象行为的一种约束行为；

享元模式的适用特征

• 当程序中有大量的相同对象
• 这些对象消耗了大量的内存
• 这些对象的状态可以外部表现
• 这些对象可以进行分组

如何理解享元模式

我们这里以聊天软件为例，当我们和好友在不同的群聊中，同一个头像会出现在多个地方，由于图片都相比较耗费资源。我们可以通过用户的ID维护一个头像的Map，这时候，除了第一次是图片加载到内存中，后续所有的头像都是拿到了当前这个头像的引用，进而减小了整个程序的内存占用。

代码描述

我们这里用户头像为例子

• 首先需要一个图像的接口类

/* 抽象享元类接口 */
class I_Image {
public:
	virtual ~I_Image(){};
	virtual void Operation() = 0;
};
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• 创建具体的用户头像

class UserHeader : public I_Image {
private:
	string str;

public:
	UserHeader(string str) { this->str = str; }
	void Operation() { cout << "user header image is : " << str << endl; }
};
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• 通过一个享元工厂类来维护数据的拿取及创建

class ImageFactory {
public:
	ImageFactory() {}
	std::shared_ptr<I_Image> GetImage(string obj)
	{
		std::shared_ptr<I_Image> item_image = nullptr;
		//如果没有找到对应的图片则创建
		if (image_map_.count(obj) == 0) {
			cout << "No find user header and Create Header= " << obj << endl;
			item_image = std::make_shared<UserHeader>(obj);
			image_map_.insert(std::map<std::string, std::shared_ptr<I_Image>>::value_type(obj, item_image));
		}
		return image_map_[obj];
	}
	int GetImageMapSize() {
	    return image_map_.size(); 
	}
private:
	map<string, std::shared_ptr<I_Image>> image_map_;
};
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• 这时候我们随机创建几个头像，来测试一下

int main()
{
	std::shared_ptr<ImageFactory> image_factory = std::make_shared<ImageFactory>();
	std::shared_ptr<I_Image>      header_1      = image_factory->GetImage("zhangsan");
	std::shared_ptr<I_Image>      header_2      = image_factory->GetImage("lisi");
	std::shared_ptr<I_Image>      header_3      = image_factory->GetImage("zhangsan");
	std::shared_ptr<I_Image>      header_4      = image_factory->GetImage("xiaoming");
	std::shared_ptr<I_Image>      header_5      = image_factory->GetImage("xiaohong");
	std::shared_ptr<I_Image>      header_6      = image_factory->GetImage("lisi");
	cout << "======================================================"<< endl;
	cout << "image_factory size = " << image_factory->GetImageMapSize() << endl;
	cout << "======================================================" << endl;
	header_1->OutPutImage();
	header_2->OutPutImage();
	header_3->OutPutImage();
	header_4->OutPutImage();
	header_5->OutPutImage();
	header_6->OutPutImage();
	return 0;
}

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• 输出结果如下
  

享元模式的思考

优点:

• 减少了内存的开销及占用，同一个类型的对象只保留一份；

缺点：

• 可能会牺牲运行速度换取减少空间的开销；
• 由于要区分出内部状态和外部状态，会使得代码变得更加复杂，晦涩；

总结：

• 如果你的程序没有遇到内存容量不足的问题， 不建议使用该模式。

享元模式与其他模式的比较

• 享元模式和单例模式有类似，但享元模式对象是不可以改变的，单例模式对象是可变的；享元模式运行一个程序内部有多个享元类的实体，内部的状态可以相同或不同。