不得不说的结构型模式-享元模式

news2024/12/25 12:30:05

享元模式（Flyweight Pattern）：

下面是一个简单的C++代码案例

下面是面试中可能遇到的问题：

享元模式（Flyweight Pattern）：

是一种结构型模式，它通过共享对象来减少系统中对象的数量，从而降低系统的内存占用和运行开销。

在享元模式中，通过将对象的内部状态和外部状态分离，将一些共享内部状态的对象设计成享元，即可在系统中共享这些对象，而外部状态则由客户端在使用时传入。这样就可以减少系统中需要创建的对象数量，从而降低内存占用和运行开销。

下面是一个简单的C++代码案例

以图书馆借阅为例，演示如何使用享元模式。

首先定义一个抽象图书类 Book，其中包含了图书的基本信息，如书名、作者、出版社等。

class Book {
public:
    virtual void showInfo(const std::string& borrower) = 0;
};

然后定义一个具体的图书类 Novel，它继承自抽象图书类，并实现了 showInfo 方法。

class Novel : public Book {
public:
    Novel(const std::string& title, const std::string& author, const std::string& publisher) :
        title_(title), author_(author), publisher_(publisher) {}

    virtual void showInfo(const std::string& borrower) override {
        std::cout << "《" << title_ << "》是" << author_ << "的作品，出版社是" << publisher_ << "。借阅人：" << borrower << std::endl;
    }

private:
    std::string title_;
    std::string author_;
    std::string publisher_;
};

接下来定义一个享元工厂类 BookFactory，它负责创建和管理图书对象，同时提供一个借阅方法 borrowBook，该方法接收借阅人的姓名和图书的名称，根据图书名称查找对应的图书对象，将借阅人的姓名作为外部状态传入图书对象的 showInfo 方法中。

class BookFactory {
public:
    std::shared_ptr<Book> getBook(const std::string& title) {
        auto iter = books_.find(title);
        if (iter != books_.end()) {
            return iter->second;
        } else {
            auto book = std::make_shared<Novel>(title, "unknown", "unknown");
            books_[title] = book;
            return book;
        }
    }

    void borrowBook(const std::string& borrower, const std::string& title) {
        auto book = getBook(title);
        book->showInfo(borrower);
    }

private:
    std::unordered_map<std::string, std::shared_ptr<Book>> books_;
};

最后，在 main 函数中使用 BookFactory 创建和管理图书对象，借阅图书。

int main() {
    BookFactory bookFactory;

    bookFactory.borrowBook("张三", "红楼梦");
    bookFactory.borrowBook("李四", "红楼梦");
    bookFactory.borrowBook("王五", "水浒传");
    bookFactory.borrowBook("赵六", "水浒传");

在上面的代码中，BookFactory 维护了一个图书对象的映射表 books_，其中 key 为图书名称，value 为对应的图书对象。

在 borrowBook 方法中，首先调用 getBook 方法查找对应的图书对象。如果该对象已经存在于映射表中，则直接返回该对象；否则创建一个新的图书对象，并将其添加到映射表中。

然后将借阅人的姓名和图书名称作为外部状态传入图书对象的 showInfo 方法中，该方法根据内部状态（图书的基本信息）和外部状态（借阅人的姓名）生成图书的详细信息，打印出来。

通过使用享元模式，BookFactory 可以共享已经存在的图书对象，避免重复创建对象，从而降低系统内存占用和运行开销。