享元模式

第一印象

照例在一切开始前，我们先对这个模式有个印象：享元模式运用共享技术有效的支持大量颗粒度的对象。

_那么什么叫“共享的技术”呢？
在解释这个问题前，我们不妨先想想一个场景：
有10万棵树，高低种类不尽不同。这种情况我们用代码怎么表述呢？是不是要创建很多个树的对象？这样显然不行！
我们得找到其中共同的部分，把它分离成单独的类（称作内部状态），让所有树都引用它；而不尽相同的部分(称作外部状态)通过传参区分。这就是“共享”。

_结构
现在我们具体地看一下享元模式的结构。

截自大话设计模式

在享元工厂中，我们提供共享实例用于分享；通过给获得的享元对象传递外部状态（extrinsicstate）来“个性化”获得的共享对象。这样我们用有限的共享对象实现出不尽相同的效果。

_好处
这样，我们就能最大程度的减少发送到GPU上的数据，同时节约内存资源。

案例

我们现在来实现上述场景。
1. 创建享元类接口

using UnityEngine;
/// <summary>
/// 享元接口，可以接受外部状态来“个性化”享元对象
/// </summary>
public abstract class IFlyweight
{
    public abstract void InitializeTree(SpecializeData sp);
}

2. 创建具体享元类

using UnityEngine;

/// <summary>
/// 继承自享元类接口。具体的享元对象。
/// 用来存放内部状态，也就是被共享的数据，通常是较占用内存的数据。例如：纹理、网格等等
/// </summary>
public class TreeFlyweight : IFlyweight{
    //共享的数据
     GameObject prb;

    public TreeFlyweight(GameObject prb){
        this.prb = prb;
    }
    public override void InitializeTree(SpecializeData sp)
    {
        Debug.LogFormat("使用享元。 大小：{0}、位置：{1}",sp.Size,sp.Position);
    }
}

3. 创建外部状态类

using UnityEngine;

/// <summary>
/// 外部状态类，储存用来“个性化”享元的数据。这些数据是可定制的。通常也是不太占内存的。
/// </summary>
public class SpecializeData
{
    float size ;
    Vector3 position;

    public SpecializeData(float size , Vector3 position)
    {
        Size = size;
        Position = position;
    }
    public float Size{get;set;}
    public Vector3 Position{get;set;}
}

4. 创建享元工厂

using System.Collections;
using UnityEngine;

/// <summary>
/// 享元工厂（Flyweight Factory）,用来分发共享对象。（数据部分）
/// 挂载在场景中的 Factory 物体上
/// </summary>
public class TreeFactory : MonoBehaviour {

    //这是共享的数据，用来传入共享对象中
    public GameObject prb;

    public Hashtable treeFlyweights = new Hashtable(); 

    public TreeFlyweight GetTreeFlyweight(string type)
    {
        //如果请求的对象种类不存在，则生成一个新对象种类
        if(!treeFlyweights.ContainsKey(type))
            treeFlyweights.Add(type,new TreeFlyweight(prb));

        return (TreeFlyweight)treeFlyweights[type];
    }
    
}

5. 客户端调用

using System.Collections;
using System.Collections.Generic;
using UnityEngine;

/// <summary>
/// 调用
/// </summary>
public class Client : MonoBehaviour {

    public GameObject prb;
    public int generateCount = 5;
    TreeFactory factory;

    void Start () {

        //不使用享元
        for(int i = 0; i < generateCount; i++) {
            Tree tr = new Tree(prb,i,new Vector3(i,0,0));
            tr.Do();
        }

        factory = GetComponent<TreeFactory> ();
        for (int i = 0; i < generateCount; i++) {
            TreeFlyweight f = factory.GetTreeFlyweight ("big");
            f.InitializeTree (new SpecializeData (i, new Vector3(i,0,0)));
        }
        Debug.LogFormat("不用享元实际产生的对象数：{0},用享元实际产生的对象数：{1}",generateCount,factory.treeFlyweights.Count);
    }
}

效果展示

TIM截图20180607120124.png

_小结
这个实验可以说直观的展现出享元模式的使用场景：当有太多对象且数据包含部分不变量，考虑轻便化时，它能派上用场。

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