C#设计模式10——享元模式的写法

1. 什么是享元模式？

享元模式是一种结构型设计模式，目的是通过共享对象来尽量减少内存使用和对象数量。它通过将对象分为可共享的和不可共享的来实现这一目的。

2. 为什么要使用享元模式？

使用享元模式可以大大减少系统中对象的数量，从而减少了内存的使用。在对象数量较大，且需要相同状态的对象在内存中存在多个实例时，使用享元模式可以提高系统的性能和内存的使用效率。

3. 享元模式的核心思想是什么？

享元模式的核心思想是将对象分为内部状态和外部状态。内部状态是可以被共享的，而外部状态则需要在使用时进行传递。通过将内部状态共享，可以减少系统中相同状态对象的数量。

4. 什么是内部状态和外部状态？

内部状态是与对象的其余状态无关的状态，它可以被共享。外部状态则是与对象的其余状态有关的状态，需要在使用时单独传递。

5. 享元模式有哪些应用场景？

享元模式常用于大规模创建相同或相似对象的场景，例如线程池、缓存池以及字符串池等。此外，它还可以用于减少系统中相同状态对象的数量，提高系统性能和内存使用效率。

6. 享元模式的优点和缺点是什么？

享元模式的优点包括减少对象数量，提高系统性能和内存使用效率，同时降低代码复杂度。缺点则是由于需要将对象分为内部状态和外部状态，因此可能需要增加代码的复杂性。此外，由于共享对象可能被多个客户端同时使用，因此在开发过程中需要特别注意线程安全问题。

下面是一个简单的C#代码示例，演示了如何使用享元模式来创建和共享相同状态的对象：

using System.Collections.Generic;

// 定义享元对象接口
public interface IShape
{
    void Draw();
}

// 实现具体的享元对象类
public class Circle : IShape
{
    private string color;

    public Circle(string color)
    {
        this.color = color;
    }

    public void Draw()
    {
        Console.WriteLine("Drawing a " + color + " circle.");
    }
}

// 定义享元工厂类
public class ShapeFactory
{
    private Dictionary<string, IShape> circleMap = new Dictionary<string, IShape>();

    public IShape GetCircle(string color)
    {
        // 如果已经有相同颜色的圆形，直接返回
        if (circleMap.ContainsKey(color))
        {
            return circleMap[color];
        }

        // 否则创建新的圆形并将其放入字典中
        Circle circle = new Circle(color);
        circleMap.Add(color, circle);
        Console.WriteLine("Creating a " + color + " circle.");
        return circle;
    }
}

// 客户端代码
class Client
{
    static void Main(string[] args)
    {
        ShapeFactory shapeFactory = new ShapeFactory();

        // 获取红色圆形
        IShape redCircle = shapeFactory.GetCircle("Red");
        redCircle.Draw();

        // 获取绿色圆形
        IShape greenCircle = shapeFactory.GetCircle("Green");
        greenCircle.Draw();

        // 再次获取红色圆形
        IShape redCircle2 = shapeFactory.GetCircle("Red");
        redCircle2.Draw();
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个ShapeFactory类作为享元工厂，通过GetCircle方法可以获取具有相同颜色的圆形对象。如果之前已经有了相同颜色的圆形，那么就可以直接返回之前的对象，否则就创建新的圆形对象并将其加入到一个字典中进行共享。客户端代码则演示了如何使用这个工厂类来获取圆形对象，并绘制它们。

输出如下：

```
Creating a Red circle.
Drawing a Red circle.
Creating a Green circle.
Drawing a Green circle.
Drawing a Red circle.
``` 

这个示例中我们只创建了两个圆形对象：一个红色的和一个绿色的。当我们需要再次创建红色的圆形时，享元工厂检测到已经有一个红色的圆形对象，并直接返回之前的对象。这样就可以减少对象的创建数量，提高内存使用效率。