C#享元模式详解（从零开始掌握享元模式的原理与实战应用）

享元模式的核心组成

• Flyweight（享元接口）：定义所有具体享元类的公共接口。
• ConcreteFlyweight（具体享元类）：实现 Flyweight 接口，并保存内部状态（不可变部分）。
• UnsharedConcreteFlyweight（非共享具体享元类）：不被共享的享元子类（可选）。
• FlyweightFactory（享元工厂）：负责创建并管理享元对象，确保共享对象只被创建一次。

C#享元模式实战示例

假设我们要开发一个文本编辑器，其中每个字符都具有字体、颜色等属性。如果我们为每个字符都创建一个完整对象，内存开销会非常大。这时就可以使用享元模式，将字符本身作为内部状态（共享），而位置等信息作为外部状态（不共享）。

1. 定义享元接口

public interface ICharacter{    void Display(int position);}

2. 实现具体享元类

public class Character : ICharacter{    private char symbol;    private string font;    private int size;    public Character(char symbol, string font, int size)    {        this.symbol = symbol;        this.font = font;        this.size = size;        Console.WriteLine($"Creating character '{symbol}' with font '{font}' and size {size}");    }    public void Display(int position)    {        Console.WriteLine($"Character '{symbol}' at position {position} (Font: {font}, Size: {size})");    }}

3. 创建享元工厂

public class CharacterFactory{    private Dictionary<string, ICharacter> characters =         new Dictionary<string, ICharacter>();    public ICharacter GetCharacter(char symbol, string font, int size)    {        string key = $"{symbol}_{font}_{size}";        if (!characters.ContainsKey(key))        {            characters[key] = new Character(symbol, font, size);        }        return characters[key];    }}

4. 使用享元模式

class Program{    static void Main(string[] args)    {        CharacterFactory factory = new CharacterFactory();        // 创建或获取字符对象        ICharacter a1 = factory.GetCharacter('A', "Arial", 12);        ICharacter a2 = factory.GetCharacter('A', "Arial", 12);        ICharacter b1 = factory.GetCharacter('B', "Times New Roman", 14);        // 显示字符（传入外部状态：位置）        a1.Display(0);        a2.Display(5);        b1.Display(10);        Console.ReadKey();    }}

运行上述代码，你会发现虽然我们请求了两次字符 'A'，但只创建了一次对象。这正是C#设计模式中享元模式的优势所在：节省内存，提高性能。

何时使用享元模式？

当你遇到以下情况时，可以考虑使用享元模式：

• 应用程序使用了大量对象。
• 这些对象的大部分状态可以外部化（即作为方法参数传入）。
• 对象的内部状态（共享部分）是不可变的。
• 程序因对象数量过多导致内存不足。

总结

通过本篇享元模式教程，你应该已经掌握了享元模式的基本概念、结构以及在 C# 中的实现方式。记住，享元模式的核心在于共享内部状态，并将外部状态作为参数传递。合理使用这一模式，可以在不影响功能的前提下显著降低系统资源消耗。

希望这篇关于享元模式实战的文章对你有所帮助！如果你正在学习 C# 设计模式，不妨动手实践一下这个例子，加深理解。