享元模式通过共享内部状态、分离外部状态来减少内存开销。内部状态(如字体、字号)不可变且被共享,存储于享元对象中;外部状态(如位置坐标)可变,由客户端调用时传入。例如,文本编辑器中多个字符共用同一 TextStyle 对象表示样式,但每次 display 调用传入不同坐标。StyleFactory 工厂缓存已创建的享元实例,避免重复创建。正确区分内外状态是实现高效共享的关键。

享元模式(Flyweight Pattern)在C++中主要用于减少大量相似对象的内存开销。它的核心思想是:将对象中不变的部分(内部状态)共享,而将变化的部分(外部状态)从对象中剥离,由客户端在运行时传入。
内部状态(Intrinsic State)
内部状态是存储在享元对象内部、不会随环境改变的状态。它是共享的基础,通常在创建享元对象时初始化,并在整个生命周期中保持不变。
例如,在文本编辑器中表示字符样式时,字体、字号、颜色等可以作为内部状态。这些信息被多个字符实例共用。
特点:不可变(immutable) 由享元工厂维护并共享 不依赖于使用场景
外部状态(Extrinsic State)
外部状态是随环境变化、不能被共享的数据,它必须由客户端在调用享元方法时显式传入。
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继续上面的例子,某个字符在文档中的位置(行号、列号)、是否被选中等,就是外部状态。不同位置的相同样式的字符可以复用同一个样式对象,但传入不同的坐标信息。
特点:可变,依赖使用上下文 不存储在享元对象内 每次调用时由外部传入
如何实现分离
通过将外部状态从构造参数或成员变量中移出,仅保留内部状态作为成员变量,就能实现分离。
示例代码片段:
class TextStyle {private: string font; int size; string color;public: TextStyle(const string& f, int s, const string& c) : font(f), size(s), color(c) {} // 外部状态 position 由调用方传入 void display(int x, int y) const { cout << "Drawing " << font << " at (" << x << "," << y << ")n"; }};
这里,x 和 y 是外部状态,display 方法每次接收不同的值,而 font、size、color 是内部状态,一旦创建不再改变。
享元工厂管理共享对象
为了有效共享享元对象,通常需要一个工厂类来缓存和提供已创建的享元实例。
class StyleFactory { map styles; public: TextStyle& getStyle(const string& font, int size, const string& color) { string key = font + "-" + to_string(size) + "-" + color; if (styles.find(key) == styles.end()) { styles[key] = TextStyle(font, size, color); } return styles[key]; }};
客户端通过工厂获取共享的 TextStyle 对象,避免重复创建。
基本上就这些。关键是理解哪些数据属于对象本身(内部),哪些属于使用场景(外部)。分离得当,才能真正发挥享元模式节省内存的优势。
以上就是C++享元模式内部状态与外部状态分离的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!
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