享元模式 (Flyweight)

模式特点

运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。享元模式通过共享对象来减少内存使用，将对象状态分为内部状态（共享）和外部状态（不共享）。

• 内部状态：不变的部分，可被多个对象共享
• 外部状态：变化的部分，由客户端传入
• 通过享元工厂管理共享对象的创建和缓存
• 大幅减少相似对象的内存占用

类图

应用场景

• Qt 中 QString 的隐式共享（Copy-On-Write）机制
• 游戏中的粒子系统：大量粒子共享纹理和模型
• 文本编辑器中的字符渲染：共享字形数据
• 地图瓦片：相同图块共享渲染数据
• 线程池：复用线程对象避免频繁创建销毁

示例代码（C++）

// 享元对象 - 共享的纹理
class Texture {
    std::string m_type;  // 内部状态（共享）
public:
    Texture(const std::string& type) : m_type(type) {
        std::cout << "加载纹理: " << type << std::endl;
    }
    void render(int x, int y) {  // x,y 为外部状态
        std::cout << "渲染 " << m_type << " 在(" << x << "," << y << ")" << std::endl;
    }
};

// 享元工厂
class TextureFactory {
    std::map<std::string, Texture*> m_pool;
public:
    Texture* getTexture(const std::string& type) {
        if (m_pool.find(type) == m_pool.end())
            m_pool[type] = new Texture(type);
        return m_pool[type];  // 复用已有对象
    }
};

// 使用：1000个粒子只创建3种纹理
TextureFactory factory;
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    Texture* tex = factory.getTexture(i % 3 == 0 ? "fire" : i % 3 == 1 ? "smoke" : "spark");
    tex->render(i % 100, i / 100);
}