设计模式笔记：享元模式

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概述

享元模式是一种用于优化内存使用和计算性能的结构型设计模式，它通过复用已有对象来减少对象创建的开销。享元模式将对象的状态分为内部状态（intrinsic state）和外部状态（extrinsic state）。内部状态是对象可共享的部分，存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变；外部状态是对象不可共享的部分，由客户端程序传入享元对象来影响对象行为。

示例

例如，假设我们在一个游戏中有许多树对象，每棵树有颜色、纹理等属性。如果为每棵树都创建一个对象，可能会消耗大量内存。但如果颜色和纹理等属性是共享的，我们就可以使用享元模式来减少内存使用。

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#include <iostream>
#include <string>
#include <map>

// 享元类
class Tree {
private:
    std::string color;
public:
    Tree(const std::string& color) : color(color) {}
    void display(int x, int y) {
        std::cout << "Display a tree at (" << x << ", " << y << ") with color " << color << std::endl;
    }
};

// 享元工厂
class TreeFactory {
private:
    std::map<std::string, Tree*> treeMap;
public:
    Tree* getTree(const std::string& color) {
        if(treeMap.find(color) == treeMap.end()) {
            treeMap[color] = new Tree(color);
        }
        return treeMap[color];
    }
    ~TreeFactory() {
        for(auto it = treeMap.begin(); it != treeMap.end(); ++it) {
            delete it->second;
        }
    }
};

int main() {
    TreeFactory* factory = new TreeFactory();

    Tree* tree1 = factory->getTree("Green");
    tree1->display(1, 1);

    Tree* tree2 = factory->getTree("Yellow");
    tree2->display(2, 2);

    Tree* tree3 = factory->getTree("Green");
    tree3->display(3, 3);

    delete factory;

    return 0;
}

总结：

在这个例子中，我们首先定义了一个Tree类，它是我们的享元类。然后我们定义了一个TreeFactory类，它是我们的享元工厂。TreeFactory类使用一个map来保存已经创建的Tree对象。

在main函数中，我们使用TreeFactory来获取Tree对象。如果需要的Tree对象已经存在，我们就复用它；否则，我们就创建一个新的Tree对象。

通过这种方式，我们可以大大减少创建新对象的数量，从而减少内存使用和提高性能。这就是享元模式的主要优点。