享元模式

背景

在RGP射击游戏中，通常有大量的子弹、导弹、碎片等对象被生成，如果每个对象都有一份对立的属性值，那么一旦游戏运行起来，内存很快就会被消耗完。但是其实这些对象很多的属性大多情况下都是相同的，这里就可以将这些共同的属性只保留一份。这时候就可以使用享元模式。

享元模式简介

享元模式放弃了在每个对象中保存所有数据的方式， 通过共享多个对象所共有的相同状态， 让你能在有限的内存容量中载入更多对象。享元模式也叫缓存模式

代码示例

#include <string>
#include <map>

class Color;
class Texture;
class Canvas;

class TreeType {
private:
    std::string name;
    Color color;
    Texture texture;
public:
    TreeType(const std::string & name, const Color & color, const Texture & texture): 
    name(name), color(color), texture(texture) {}
  	void draw(Canvas & convas, float x, float y) {}
};

class Tree {
private:
    float x, y;
    const TreeType & treeType;
public:
    Tree(float x, float y, TreeType & treeType): x(x), y(y), treeType(treeType) {}
    
    virtual void draw(Canvas & canvas) {
      this.treeType->draw(canvas, x, y);
    }
};


class TreeTypeFactory {
private:
    std::map<std::string, TreeType> treeTypes;
    TreeTypeFactory() = default;
    static TreeTypeFactory _instance;
public:
    static TreeTypeFactory & shared();
    
    TreeType & getTreeType(const std::string & name, const Color & color, const Texture & texture) {
        //if name not in this.treeTypes, create a tree type else return treeTypes[name]
    }
};

class Forest {
private:
    std::vector<Tree *> trees;
public:
    planeTree(float x, float y, const std::string & treeTypeName, const Color & color, const Texture & texture) {
        TreeType & treeType = TreeTypeFactory.shared().getTreeType(treeTypeName, color, texture);
        Tree * tree = new Tree(x, y, treeType);
        this->trees.push_back(tree);
    }
    
    virtual void draw(Canvas & canvas) {
        for (auto tree : trees) {
            tree->draw();
        }
    }
};

在上面的示例中，我们需要在画布中渲染一个森林，森林是由Forest类表示的，一个森林由数百万个树对象构成，树类用Tree表示，对于同一类Tree的不同对象，除了坐标x、y不同之外，使用的颜色，贴纸都一样，因此将颜色，贴纸数据都放到一个享元对象中，享元类用TreeType表示。之后每个Tree对象都持有一个享元对象的引用。一般一类树都引用同一个享元对象。

TreeTypeFactory用于享元对象的获取，如果之前享元对象不存在，则返回一个新的享元对象，如果享元对象存在，则直接返回。