C++设计模式：享元模式 （附文字处理系统中的字符对象案例）

什么是享元模式？

享元模式是一个非常实用的结构型设计模式，它的主要目的是节省内存，尤其在需要创建大量相似对象时。

  • 通俗解释：
    想象我们在写一本书，每个字母都需要表示出来。如果每个字母都单独用对象表示，不仅创建对象的成本高，而且内存占用也很大。但是，字母其实是有限的（比如英文字母只有26个大小写字母），我们可以让所有相同的字母对象共享，只存储不同的额外信息（比如字母的字体、颜色等）。

通过这种方式，我们避免了重复创建相同的字母对象，从而节省了大量内存。这就是享元模式的核心思想：将可以共享的部分抽取出来共享，用少量对象完成大量对象的表示。

享元模式的原理

享元模式的核心在于分离对象的状态：

  1. 内在状态（Intrinsic State）：

    • 对象中可以共享、不变的部分。
    • 例如字母的实际内容（‘A’、'B’等）就是内在状态。

  2. 外在状态（Extrinsic State）：

    • 对象中不可以共享、经常变化的部分。
    • 例如字母的字体、颜色、大小等就是外在状态，由客户端传递。

通过将状态分离，享元模式可以将内在状态共享，避免重复创建对象，进而节省内存。

享元模式的组成

享元模式通常包含以下几个角色：

  1. Flyweight（享元接口）：定义享元对象的公共接口。
  2. ConcreteFlyweight（具体享元类）：实现享元接口，表示可以共享的具体对象。
  3. UnsharedConcreteFlyweight（非共享享元类，可选）：表示不需要共享的享元类。
  4. FlyweightFactory（享元工厂）：管理享元对象的创建和共享，确保相同的享元对象只会被创建一次。
  5. Client（客户端）：使用享元对象，将外在状态传递给享元对象。

案例：文字处理系统中的字符对象

场景描述

我们需要实现一个简单的文字处理系统，其中：

  • 每个字符用一个对象表示。
  • 字符内容（‘A’、'B’等）是固定的，可以共享（内在状态）。
  • 字符的字体、大小、颜色等信息是外在状态，由客户端动态传递。
实现目标
  • 利用享元模式共享相同的字符对象，避免重复创建。
  • 通过外在状态动态调整字符的显示样式。

代码实现

以下是完整的代码实现，输出信息为中文，并配有详细的注释。

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <string>
#include <memory>// 抽象享元类：Flyweight
class Flyweight {
public:// 展示字符信息，结合外在状态进行操作virtual void display(const std::string& 字体, int 大小, const std::string& 颜色) const = 0;virtual ~Flyweight() = default;
};// 具体享元类：ConcreteFlyweight
class ConcreteFlyweight : public Flyweight {
private:char 内在状态; // 内在状态，表示字符内容public:explicit ConcreteFlyweight(char c) : 内在状态(c) {}// 实现展示方法void display(const std::string& 字体, int 大小, const std::string& 颜色) const override {std::cout << "字符: " << 内在状态 << ", 字体: " << 字体 << ", 大小: " << 大小 << ", 颜色: " << 颜色 << std::endl;}
};// 享元工厂类：FlyweightFactory
class FlyweightFactory {
private:std::unordered_map<char, std::shared_ptr<Flyweight>> flyweights; // 存储享元对象public:// 获取享元对象std::shared_ptr<Flyweight> getFlyweight(char c) {// 如果享元对象不存在，则创建一个新的对象if (flyweights.find(c) == flyweights.end()) {flyweights[c] = std::make_shared<ConcreteFlyweight>(c);std::cout << "创建新的享元对象: " << c << std::endl;}return flyweights[c];}// 获取享元对象的总数size_t getFlyweightCount() const {return flyweights.size();}
};// 客户端代码
int main() {FlyweightFactory 工厂; // 创建享元工厂// 获取并使用享元对象auto 字符A = 工厂.getFlyweight('A');auto 字符B = 工厂.getFlyweight('B');auto 字符C = 工厂.getFlyweight('C');// 重复获取相同的享元对象auto 字符A2 = 工厂.getFlyweight('A');// 使用享元对象，传递外在状态字符A->display("微软雅黑", 12, "红色");字符B->display("宋体", 14, "蓝色");字符C->display("楷体", 10, "绿色");字符A2->display("黑体", 16, "黑色");// 输出享元对象的总数std::cout << "享元对象的总数: " << 工厂.getFlyweightCount() << " 个" << std::endl;return 0;
}

运行结果

运行上述代码后，输出结果如下：

创建新的享元对象: A
创建新的享元对象: B
创建新的享元对象: C
字符: A, 字体: 微软雅黑, 大小: 12, 颜色: 红色
字符: B, 字体: 宋体, 大小: 14, 颜色: 蓝色
字符: C, 字体: 楷体, 大小: 10, 颜色: 绿色
字符: A, 字体: 黑体, 大小: 16, 颜色: 黑色
享元对象的总数: 3 个

代码讲解

1. 抽象享元类
class Flyweight {
public:virtual void display(const std::string& 字体, int 大小, const std::string& 颜色) const = 0;virtual ~Flyweight() = default;
};
  • 定义了一个抽象接口display，表示字符的展示方法。
  • 外在状态（字体、大小、颜色）由客户端传递。
2. 具体享元类
class ConcreteFlyweight : public Flyweight {
private:char 内在状态; // 内在状态public:explicit ConcreteFlyweight(char c) : 内在状态(c) {}void display(const std::string& 字体, int 大小, const std::string& 颜色) const override {std::cout << "字符: " << 内在状态 << ", 字体: " << 字体 << ", 大小: " << 大小 << ", 颜色: " << 颜色 << std::endl;}
};
  • 内在状态（字符内容）在对象创建时确定，表示可共享的部分。
  • display方法结合外在状态动态显示字符信息。
3. 享元工厂类
class FlyweightFactory {
private:std::unordered_map<char, std::shared_ptr<Flyweight>> flyweights;public:std::shared_ptr<Flyweight> getFlyweight(char c) {if (flyweights.find(c) == flyweights.end()) {flyweights[c] = std::make_shared<ConcreteFlyweight>(c);std::cout << "创建新的享元对象: " << c << std::endl;}return flyweights[c];}size_t getFlyweightCount() const {return flyweights.size();}
};
  • 工厂管理共享对象的创建与缓存。
  • 如果享元对象不存在，则创建；如果已经存在，则直接返回。
4. 客户端代码
字符A->display("微软雅黑", 12, "红色");
字符B->display("宋体", 14, "蓝色");
字符C->display("楷体", 10, "绿色");
字符A2->display("黑体", 16, "黑色");
  • 客户端从工厂获取享元对象，并传递外在状态来控制字符的显示。
  • 字符A和A2实际上是同一个对象，只是使用了不同的外在状态。

享元模式的优缺点

优点
  1. 内存节省：通过共享对象，避免了重复创建相似对象，大幅降低内存开销。
  2. 性能提升：减少了对象的创建和销毁，提升系统性能。
  3. 统一管理：通过工厂集中管理共享对象，便于维护。
缺点
  1. 复杂性增加：需要区分内在状态和外在状态，设计复杂度增加。
  2. 适用场景有限：只有当对象中有可共享部分时，享元模式才适用。

适用场景

  1. 文字处理系统：字母、数字等字符对象共享。
  2. 图形系统：共享重复出现的形状或纹理。
  3. 游戏开发：共享重复出现的敌人、道具等。

总结

享元模式通过共享内在状态，有效减少了内存开销和对象创建的成本，是一种针对性能优化的设计模式。在需要处理大量重复对象的场景中，享元模式是一个非常实用的解决方案。

本文由mdnice多平台发布

本文来自互联网用户投稿，该文观点仅代表作者本人，不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务，不拥有所有权，不承担相关法律责任。如若转载，请注明出处：http://www.rhkb.cn/news/494933.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符，请联系长河编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com，一经查实，立即删除！

相关文章

【目标跟踪综述及关键技术】

【目标跟踪综述及关键技术】

1.多目标跟踪任务介绍 定义 多目标跟踪旨在将视频序列中感兴趣的目标检测出来&#xff0c;并赋予每个目标单独的编号&#xff0c;在整个序列中形成目标的轨迹。 分类 online&#xff1a;算法在推理目标身份过程中&#xff0c;只能看见当前帧以及之前的帧&#xff08;关联&a…
阅读更多...
webrtc音频模块(三) windows Core Audio API及声音的播放

webrtc音频模块(三) windows Core Audio API及声音的播放

在前面介绍了ADM(Audio Device Module)&#xff0c;它用于抽象音频设备管理和音频数据采集/播放接口。windows的实现是AudioDeviceWinowCode&#xff0c;它封装了Core Audio APIs实现了对音频设备的操作。 Core Audio APIs windows提供了多种音频操作API&#xff0c;比如最常…
阅读更多...
在linux系统的docker中安装GitLab

在linux系统的docker中安装GitLab

一、安装GitLab&#xff1a; 在安装了docker之后就是下载安装GitLab了&#xff0c;在linux系统中输入命令&#xff1a;docker search gitlab就可以看到很多项目&#xff0c;一般安装第一个&#xff0c;它是英文版的&#xff0c;如果英文不好可以安装twang2218/gitlab-ce-zh。 …
阅读更多...
uniapp跨平台开发---webview调用app方法

uniapp跨平台开发---webview调用app方法

1.app端实现 注意:为了实现实时通信,app端页面是.nvue 代码实现 <template><view class"content"><view class"web-view"><web-view class"web-view" :src"url" ref"webview" onPostMessage"o…
阅读更多...
LeetCode 343.整数拆分

LeetCode 343.整数拆分

1.题目要求: 2.题目代码: class Solution { public:int integerBreak(int n) {//先确定dp数组vector<int> dp;//1.确定dp数组的含义//2.确定dp的递推公式//3.初始化dp数组//4.遍历顺序dp.resize(n 1);dp[0] 0;dp[1] 0;dp[2] 1;for(int i 3;i < n;i){for(int j …
阅读更多...
【Linux探索学习】第二十三弹——理解文件系统：认识硬件、探索文件在硬件上的存储问题

【Linux探索学习】第二十三弹——理解文件系统：认识硬件、探索文件在硬件上的存储问题

Linux学习笔记&#xff1a;https://blog.csdn.net/2301_80220607/category_12805278.html?spm1001.2014.3001.5482 前言&#xff1a; 我们前面讲过了文件的组成是由文件内容和文件属性两者组成的&#xff0c;但是我们前面接触的文件都是系统中的文件&#xff0c;都是已经在进…
阅读更多...
Flask中@app.route()的methods参数详解

Flask中@app.route()的methods参数详解

诸神缄默不语-个人CSDN博文目录 在 Flask 中&#xff0c;app.route 是用于定义路由的核心装饰器&#xff0c;开发者可以通过它为应用指定 URL 映射及相应的处理函数。在处理 HTTP 请求时&#xff0c;不同的业务场景需要支持不同的 HTTP 方法&#xff0c;而 app.route 的 metho…
阅读更多...
工业相机镜头选型知识详解

工业相机镜头选型知识详解

工业相机在机器视觉、自动化生产和检测等领域扮演着重要角色&#xff0c;而镜头作为工业相机的关键组件&#xff0c;其选型直接影响到成像效果和系统的整体性能。在本篇博客中&#xff0c;我们将详细讲解工业相机镜头选型的相关知识&#xff0c;帮助您在实际应用中选择最合适的…
阅读更多...
羊城杯2020 easycon

羊城杯2020 easycon

打开是这样一个页面&#xff0c;这样情况一般先想到的就是目录扫描了 好吧&#xff0c;不知道为什么gobuster扫不出来 dirsearch扫出个index.php和index.php/login&#xff0c;都访问一下 提醒我这个文件有一句话木马 怪怪的&#xff0c;不知道为什么weevely连接不上 蚁剑吧&am…
阅读更多...
顶顶通呼叫中心中间件mod_cti模块安全增强，预防盗打风险(mod_cti基于FreeSWITCH)

顶顶通呼叫中心中间件mod_cti模块安全增强，预防盗打风险(mod_cti基于FreeSWITCH)

文章目录 前言联系我们mod_cti版本支持安全加强说明 前言 FreeSWITCH暴露在公网最大的风险就是被不法之人盗打 出现盗打的主要原因以下几点&#xff1a; 分机密码太简单或者密码泄露了拨号方案配置不合理sofia配置错误 所以我们给顶顶通呼叫中心中间件添加了安全加强功能&am…
阅读更多...
面试基础篇---迭代器，yield, tcp, 等

面试基础篇---迭代器，yield, tcp, 等

1.谈谈python的装饰器&#xff0c;迭代器&#xff0c;yield&#xff1f; 迭代器在内存中通常是一次性遍历的&#xff0c;也就是说&#xff0c;一旦遍历完所有元素&#xff0c;它就会停止工作&#xff0c;不可再用。 惰性计算&#xff1a;生成器按需生成数据&#xff0c;即只有在…
阅读更多...
软件测试之测试用例

软件测试之测试用例

文章目录 测试用例测试用例的编写总结 测试用例 测试用例:描述测试点执行的文档(测试输入、执行条件、预期结果等) 作用 1.测试点能被精准执行 2.便于团队合作测试用例核心内容 用例编号、用例标题、所属模块、优先级、前置条件、测试步骤、测试数据、预期结果 测试用例的编写…
阅读更多...
微机接口课设——基于Proteus和8086的打地鼠设计（8255、8253、8259）

微机接口课设——基于Proteus和8086的打地鼠设计（8255、8253、8259）

原理图设计 汇编代码 ; I/O 端口地址定义 IOY0 EQU 0600H IOY1 EQU 0640H IOY2 EQU 0680HMY8255_A EQU IOY000H*2 ; 8255 A 口端口地址 MY8255_B EQU IOY001H*2 ; 8255 B 口端口地址 MY8255_C EQU IOY002H*2 ; 8255 C 口端口地址 MY8255_MODE EQU IOY003H*2 ; …
阅读更多...
I.MX6U 启动方式详解

I.MX6U 启动方式详解

一、启动方式选择 BOOT 的处理过程是发生在 I.MX6U 芯片上电以后，芯片会根据 BOOT_MODE[1:0]的设置 来选择 BOOT 方式。 BOOT_MODE[1:0]的值是可以改变的，有两种方式，一种是改写 eFUSE(熔 丝)，一种是修改相应的 GPIO 高低电平。第一种修改 eFUSE 的方式只能修改一次，后面就…
阅读更多...
下载运行Vue开源项目vue-pure-admin

下载运行Vue开源项目vue-pure-admin

git地址&#xff1a;GitHub - pure-admin/vue-pure-admin: 全面ESMVue3ViteElement-PlusTypeScript编写的一款后台管理系统&#xff08;兼容移动端&#xff09; 安装pnpm npm install -g pnpm # 国内 淘宝 镜像源 pnpm config set registry https://registry.npmmirror.com/…
阅读更多...
springboot-starter版本升级es版本问题

springboot-starter版本升级es版本问题

一、背景说明 版本漏洞处理&#xff0c;springboot版本升级&#xff0c;es版本暂不升级&#xff0c;但是pom引用中es版本一直为7.17.15高版本&#xff0c;不想显示声明版本&#xff0c;定位具体问题&#xff0c;最后还是重新定义了版本进行处理。 二、异常情况 这里看4.4.18是…
阅读更多...
模型优化之知识蒸馏

模型优化之知识蒸馏

文章目录 知识蒸馏优点工作原理示例代码 知识蒸馏优点 把老师模型中的规律迁移到学生模型中&#xff0c;相比从头训练&#xff0c;加快了训练速度。另一方面&#xff0c;如果学生模型的训练精度和老师模型差不多&#xff0c;相当于得到了规模更小的学生模型&#xff0c;起到模…
阅读更多...
Hadoop集群（HDFS集群、YARN集群、MapReduce​计算框架）

Hadoop集群（HDFS集群、YARN集群、MapReduce​计算框架）

一、 简介 Hadoop主要在分布式环境下集群机器&#xff0c;获取海量数据的处理能力&#xff0c;实现分布式集群下的大数据存储和计算。 其中三大核心组件: HDFS存储分布式文件存储、YARN分布式资源管理、MapReduce分布式计算。 二、工作原理 2.1 HDFS集群 Web访问地址&…
阅读更多...
使用 acme.sh 申请域名 SSL/TLS 证书完整指南

使用 acme.sh 申请域名 SSL/TLS 证书完整指南

使用 acme.sh 申请域名 SSL/TLS 证书完整指南 简介为什么选择 acme.sh 和 ZeroSSL&#xff1f;前置要求安装过程 步骤一&#xff1a;安装 acme.sh步骤二&#xff1a;配置 ZeroSSL 证书申请 方法一&#xff1a;手动 DNS 验证&#xff08;推荐新手使用&#xff09;方法二&#xf…
阅读更多...
# 起步专用 - 哔哩哔哩全模块超还原设计！(内含接口文档、数据库设计)

# 起步专用 - 哔哩哔哩全模块超还原设计！(内含接口文档、数据库设计)

↑ 上方下载文档 (大小374KB) 接口文档预览 (超过50个接口) 一、数据库25张表er-关系清晰构图&#xff01;(tip: 鼠标右键图片 > 放大图像) 二、难点/经验 详细说明 热门评论排序评论点赞列表|DTO封装经验分享|精华接口文档说明 组员都说喜欢分档对应枚举码 如果这篇文章…
阅读更多...
最新文章
推荐文章

Copyright @ 2022~2023