Структурные паттерны: Приспособленец (Flyweight) C#

Назначение:

Паттерн Приспособленец (Flyweight) - шаблон проектирования, который позволяет использовать разделяемые объекты сразу в нескольких контекстах. Данный паттерн используется преимущественно для оптимизации работы с памятью.

Приспособленец это экземпляр объекта, который выдает себя за группу самостоятельных экземпляров.

Когда использовать Flyweight?

• в приложении используется большое число очень схожих экземпляров заданного класса;
• (и) часть состояния объекта является контекстной и может быть легко вынесена во внешние структуры;
• (и) после вынесения части состояния, все экземпляры становятся одинаковыми и это дает возможность заменить их одним;
• (и) приложение не проверяет идентичность объектов, т.к. в этом случае все якобы самостоятельные экземпляры являются одним объектом.

UML схема паттерна Flyweight​:

Реализация структурного шаблона "Приспособленец" на C#

class FlyweightFactory
{
    Hashtable flyweights = new Hashtable();
    public FlyweightFactory()
    {
        flyweights.Add("X", new ConcreteFlyweight());
        flyweights.Add("Y", new ConcreteFlyweight());
        flyweights.Add("Z", new ConcreteFlyweight());
    }
    public Flyweight GetFlyweight(string key)
    {
        if (!flyweights.ContainsKey(key))
            flyweights.Add(key, new ConcreteFlyweight());
        return flyweights[key] as Flyweight;
    }
}
 
abstract class Flyweight
{
    public abstract void Operation(int extrinsicState);
}
 
class ConcreteFlyweight : Flyweight
{
    int intrinsicState;
    public override void Operation(int extrinsicState)
    {
    }
}
 
class UnsharedConcreteFlyweight : Flyweight
{
    int allState;
    public override void Operation(int extrinsicState)
    {
        allState = extrinsicState;
    }
}
 
class Client
{
    void Main()
    {
        int extrinsicstate = 22;
 
        FlyweightFactory f = new FlyweightFactory();
 
        Flyweight fx = f.GetFlyweight("X");
        fx.Operation(--extrinsicstate);
 
        Flyweight fy = f.GetFlyweight("Y");
        fy.Operation(--extrinsicstate);
 
        Flyweight fd = f.GetFlyweight("D");
        fd.Operation(--extrinsicstate);
 
        UnsharedConcreteFlyweight uf = new UnsharedConcreteFlyweight();
 
        uf.Operation(--extrinsicstate);
    }
}

Участники

• Flyweight: определяет интерфейс, через который приспособленцы-разделяемые объекты могут получать внешнее состояние или воздействовать на него

• ConcreteFlyweight: конкретный класс разделяемого приспособленца. Реализует интерфейс, объявленный в типе Flyweight, и при необходимости добавляет внутреннее состояние. Причем любое сохраняемое им состояние должно быть внутренним, не зависящим от контекста

• UnsharedConcreteFlyweight: еще одна конкретная реализация интерфейса, определенного в типе Flyweight, только теперь объекты этого класса являются неразделяемыми

• FlyweightFactory: фабрика приспособленцев - создает объекты разделяемых приспособленцев. Так как приспособленцы разделяются, то клиент не должен создавать их напрямую. Все созданные объекты хранятся в пуле. В примере выше для определения пула используется объект Hashtable, но это не обязательно. Можно применять и другие классы коллекций. Однако в зависимости от сложности структуры, хранящей разделяемые объекты, особенно если у нас большое количество приспособленцев, то может увеличиваться время на поиск нужного приспособленца - наверное это один из немногих недостатков данного паттерна.

  Если запрошенного приспособленца не оказалось в пуле, то фабрика создает его.

• Client: использует объекты приспособленцев. Может хранить внешнее состояние и передавать его в качестве аргументов в методы приспособленцев.

Схема примера использования паттерна Flyweight из реальной жизни: