11.享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。
享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。

我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式。由于只有 5 种可用的颜色，所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象。

意图

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

主要解决

在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。

何时使用

1. 系统中有大量对象。
2. 这些对象消耗大量内存。
3. 这些对象的状态大部分可以外部化。
4. 这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象来代替。
5. 系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的。

如何解决

用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象。

关键代码

用 HashMap 存储这些对象。

应用实例

1. JAVA 中的 String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。
2. 数据库的数据池。

优点

大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。

缺点

提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

使用场景

1. 系统有大量相似对象。
2. 需要缓冲池的场景。

注意事项

1. 注意划分外部状态和内部状态，否则可能会引起线程安全问题。
2. 这些类必须有一个工厂对象加以控制。

示例

图形工厂类制作不同图形，有五种颜色的图形，每种只需要一份实例，只需要设置坐标、半径即可绘制，无需重新实例化，可以在输出结果中看到只初始化了五个实例。

#include "pch.h"
#include <stdlib.h>
#include <iostream>
#include <vector>
#include <unordered_map>
class Shape
{
public:
    virtual void Draw() = 0;
};
class Circle : public Shape
{
public:
    Circle(std::string color)
    {
        std::cout << "A circle has been created" << std::endl;
        this->color = color;
    }
    void SetX(int x)
    {
        this->x = x;
    }
    void SetY(int y)
    {
        this->y = y;
    }
    void SetRadius(int radius)
    {
        this->radius = radius;
    }
    virtual void Draw()
    {
        std::cout << "Circle: [Color:" << color.c_str()
                  << ", x:" << x
                  << ", y:" << y
                  << ", radius:" << radius
                  << std::endl;
    }
private:
    std::string color;
    int x;
    int y;
    int radius;
};
class CircleFactory
{
public:
    static Circle GetCircle(std::string color)
    {
        std::unordered_map<std::string, Circle>::iterator it = circleMap.find(color);
        if (it != circleMap.end())
        {
            return it->second;
        }
        else
        {
            Circle circle(color);
            circleMap.insert(std::make_pair(color, circle));
            return circle;
        }
        return Circle("x");
    }
private:
    static std::unordered_map<std::string, Circle> circleMap;
};
std::unordered_map<std::string, Circle> CircleFactory::circleMap;
int main()
{
    std::vector<std::string> colors = { "Red", "White", "Black", "Green", "Blue" };
    CircleFactory* circleFactory = new CircleFactory();
    for (int i = 0; i < 20; ++i)
    {
        Circle circle = circleFactory->GetCircle(colors[rand() % 5]);
        circle.SetX(rand() % 100);
        circle.SetY(rand() % 100);
        circle.SetRadius(rand() % 100);
        circle.Draw();
    }
}

>>>
A circle has been created
Circle: [Color:White, x:67, y:34, radius:0
A circle has been created
Circle: [Color:Blue, x:24, y:78, radius:58
A circle has been created
Circle: [Color:Black, x:64, y:5, radius:45
Circle: [Color:White, x:27, y:61, radius:91
A circle has been created
Circle: [Color:Red, x:42, y:27, radius:36
Circle: [Color:White, x:4, y:2, radius:53
Circle: [Color:Black, x:82, y:21, radius:16
A circle has been created
Circle: [Color:Green, x:95, y:47, radius:26
Circle: [Color:White, x:38, y:69, radius:12
Circle: [Color:Black, x:99, y:35, radius:94
Circle: [Color:Green, x:11, y:22, radius:33
Circle: [Color:Green, x:64, y:41, radius:11
Circle: [Color:Green, x:68, y:47, radius:44
Circle: [Color:Black, x:57, y:37, radius:59
Circle: [Color:Green, x:41, y:29, radius:78
Circle: [Color:White, x:35, y:90, radius:42
Circle: [Color:Green, x:6, y:40, radius:42
Circle: [Color:Blue, x:48, y:46, radius:5
Circle: [Color:Red, x:29, y:70, radius:50
Circle: [Color:White, x:1, y:93, radius:48