学习设计模式系列之六：享元模式

享元模式：

　　在设计实现包含大量对象的数据结构时，考虑将对象划分为可共享的部分和不可共享的部分，其中可共享的部分共享存储，不可共享的部分单独存储，从而节约存储空间。

核心实现：

　　共享重复的数据。

　　使用hash_table、set等集合，有效的管理

　　本质上是一种压缩，是一种处理大数据的方式。

适用场景：

　　对象个数极多

　　对象之间的重复属性特别多

　　常用于富格式文本的存储

举例说明：

　　一个地图中，有很多很多用于装饰的植物，如花朵、草丛、仙人掌等等，众多的植物每一个都是一个对象，每个植物对象都有颜色、高度、坐标、当前帧、动画贴图等等，其中动画贴图将占据大量的内存空间。如果不使用享元模式，将会由于大量的重复数据而造成浪费，如下图：

 

图 1 非享元模式

　　而使用享元模式，则可以有效的管理重复内存，从而节约空间，如下图：

 

图 2 享元模式

代码:

#include <memory>
#include <hash_map>
#include <string>
#include <iostream>

/***
* @author:zanzan101
*/

using namespace std;

// 模拟图像数据的存储结构
class ImageData
{
private:
    char* _name;
    char _data[100];
public:
    ImageData(const char* name):_name(0)
    {
        _name = 0;
        _name = new char[strlen(name)+1];
        strcpy(_name, name);
        memset(_data, 0, sizeof(_data));
    }

    static ImageData load_image(const char* name)
    {
        return ImageData(name);
    }

    bool operator==(const char* name) const
    {
        return string(_name) == string(name);
    }

    const char* get_image_name() const {return _name;}

};

class Plant
{
private:
    int _pos_x;
    int _pos_y;
    char* _image_name;
public:
    Plant(const char* name):_pos_x(0), _pos_y(0), _image_name(0)
    {
        _image_name = new char[strlen(name)+1];
        strcpy(_image_name, name);
    }
    int get_pos_x(){return _pos_x;}
    int get_pos_y(){return _pos_y;}
    const char* get_image_name(){return _image_name;}
};

class Map
{
private:
    // 存储“内部状态”，即：不同对象可以共享的数据，共性的数据
    vector<ImageData> _image_data;

    // 存储“外部状态”，即：与环境相关，不同对象不能共享的数据，有个性的数据
    vector<Plant> _plant;
public:
    void add_plant(const char* name)
    {
        _plant.push_back(Plant(name));
        for(int i = 0; i < _image_data.size(); i++)
            if (_image_data[i] == name)
                return;
        _image_data.push_back(ImageData::load_image(name));
    }
    void render_image(const ImageData& image_data, int pos_x, int pos_y)
    {
        // 绘制图像
        // 注意：这里的image_data是const类型的，调用的函数必须也是const的类型的
        cout<< "render a plant : " << image_data.get_image_name() <<endl;
    }

    // 绘制一棵植物，这里综合用到了共享数据和私有数据
    void render_plant(Plant& plant)
    {
        vector<ImageData>::iterator iter;
        for(iter = _image_data.begin(); iter != _image_data.end(); iter++)
            if(*iter == plant.get_image_name())
                break;
        if(iter != _image_data.end())
            render_image(*iter, plant.get_pos_x(), plant.get_pos_y());
    }

    // 绘制所有的植物
    void render()
    {
        for(int i = 0; i < _plant.size(); i++)
            render_plant(_plant[i]);
    }

    // 获取当前的存储对象的信息
    void info()
    {
        cout<< "num of plants : "<< _plant.size() << endl;
        cout<< "num of images : "<< _image_data.size() << endl;
    }
};

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{    
    Map m;

    // 添加大量植物对象
    m.add_plant("草丛");
    m.add_plant("草丛");
    m.add_plant("草丛");
    m.add_plant("草丛");
    m.add_plant("仙人掌");
    m.add_plant("仙人掌");
    m.add_plant("仙人掌");
    m.add_plant("草丛");
    m.add_plant("草丛");
    m.add_plant("草丛");
    m.add_plant("花朵");
    m.add_plant("花朵");

    // 访问植物对象
    m.render();

    // 输出存储信息
    m.info();

    system("pause");
    return 0;
}

输出结果:

render a plant : 草丛
render a plant : 草丛
render a plant : 草丛
render a plant : 草丛
render a plant : 仙人掌
render a plant : 仙人掌
render a plant : 仙人掌
render a plant : 草丛
render a plant : 草丛
render a plant : 草丛
render a plant : 花朵
render a plant : 花朵
num of plants : 12
num of images : 3
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