设计模式(11)- 享元模式

    举个围棋的例子，围棋的棋盘共有361格，即可放361个棋子。现在要实现一个围棋程序，该怎么办呢？首先要考虑的是棋子棋盘的实现，可以定义一个棋子的类，成员变量包括棋子的颜色、形状、位置等信息，另外再定义一个棋盘的类，成员变量中有个容器，用于存放棋子的对象。下面给出代码表示：
    棋子的定义，当然棋子的属性除了颜色和位置，还有其他的，这里略去。这两个属性足以说明问题。


    享元模式的UML图，以围棋为例。棋盘中含两个共享的对象，黑棋子和白棋子，所有棋子的外在属性都存放在单独的容器中。

//棋子颜色
enum PieceColor {BLACK, WHITE};
//棋子位置
struct PiecePos
{
	int x;
	int y;
	PiecePos(int a, int b): x(a), y(b) {}
};
//棋子定义
class Piece
{
protected:
	PieceColor m_color; //颜色
	PiecePos m_pos;     //位置
public:
	Piece(PieceColor color, PiecePos pos): m_color(color), m_pos(pos) {}
	~Piece() {}
	virtual void Draw() {}
};
class BlackPiece: public Piece
{
public:
	BlackPiece(PieceColor color, PiecePos pos): Piece(color, pos) {}
	~BlackPiece() {}
	void Draw() { cout<<"绘制一颗黑棋"<<endl;}
};
class WhitePiece: public Piece
{
public:
	WhitePiece(PieceColor color, PiecePos pos): Piece(color, pos) {}
	~WhitePiece() {}
	void Draw() { cout<<"绘制一颗白棋"<<endl;}
};

棋盘的定义：

class PieceBoard
{
private:
	vector<Piece*> m_vecPiece; //棋盘上已有的棋子
	string m_blackName; //黑方名称
	string m_whiteName; //白方名称
public:
	PieceBoard(string black, string white): m_blackName(black), m_whiteName(white){}
	~PieceBoard() { Clear(); }
	void SetPiece(PieceColor color, PiecePos pos) //一步棋，在棋盘上放一颗棋子
	{
		Piece * piece = NULL;
		if(color == BLACK) //黑方下的
		{	
			piece = new BlackPiece(color, pos); //获取一颗黑棋
			cout<<m_blackName<<"在位置("<<pos.x<<','<<pos.y<<")";
			piece->Draw(); //在棋盘上绘制出棋子
		}
		else
		{	
			piece = new WhitePiece(color, pos);
			cout<<m_whiteName<<"在位置("<<pos.x<<','<<pos.y<<")";
			piece->Draw();
		}
		m_vecPiece.push_back(piece);  //加入容器中
	}
	void Clear() //释放内存
	{
		int size = m_vecPiece.size();
		for(int i = 0; i < size; i++)
			delete m_vecPiece[i];
	}
};

int main()
{
	PieceBoard pieceBoard("A","B");
	pieceBoard.SetPiece(BLACK, PiecePos(4, 4));
	pieceBoard.SetPiece(WHITE, PiecePos(4, 16));
	pieceBoard.SetPiece(BLACK, PiecePos(16, 4));
	pieceBoard.SetPiece(WHITE, PiecePos(16, 16));
}

    可以发现，棋盘的容器中存放了已下的棋子，而每个棋子包含棋子的所有属性。一盘棋往往需要含上百颗棋子，采用上面这种实现，占用的空间太大了。如何改进呢？用享元模式。其定义为：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

    在围棋中，棋子就是大量细粒度的对象。其属性有内在的，比如颜色、形状等，也有外在的，比如在棋盘上的位置。内在的属性是可以共享的，区分在于外在属性。因此，可以这样设计，只需定义两个棋子的对象，一颗黑棋和一颗白棋，这两个对象含棋子的内在属性；棋子的外在属性，即在棋盘上的位置可以提取出来，存放在单独的容器中。相比之前的方案，现在容器中仅仅存放了位置属性，而原来则是棋子对象。显然，现在的方案大大减少了对于空间的需求。

   关注PieceBoard 的容器，之前是vector<Piece*> m_vecPiece，现在是vector<PiecePos> m_vecPos。这里是关键。
  

棋子的新定义，只包含内在属性：

//棋子颜色
enum PieceColor {BLACK, WHITE};
//棋子位置
struct PiecePos
{
	int x;
	int y;
	PiecePos(int a, int b): x(a), y(b) {}
};
//棋子定义
class Piece
{
protected:
	PieceColor m_color; //颜色
public:
	Piece(PieceColor color): m_color(color) {}
	~Piece() {}
	virtual void Draw() {}
};
class BlackPiece: public Piece
{
public:
	BlackPiece(PieceColor color): Piece(color) {}
	~BlackPiece() {}
	void Draw() { cout<<"绘制一颗黑棋\n"; }
};
class WhitePiece: public Piece
{
public:
	WhitePiece(PieceColor color): Piece(color) {}
	~WhitePiece() {}
	void Draw() { cout<<"绘制一颗白棋\n";}
};

相应棋盘的定义为：

class PieceBoard
{
private:
	vector<PiecePos> m_vecPos; //存放棋子的位置
	Piece *m_blackPiece;       //黑棋棋子 
	Piece *m_whitePiece;       //白棋棋子
	string m_blackName;
	string m_whiteName;
public:
	PieceBoard(string black, string white): m_blackName(black), m_whiteName(white)
	{
		m_blackPiece = NULL;
		m_whitePiece = NULL;
	}
	~PieceBoard() { delete m_blackPiece; delete m_whitePiece;}
	void SetPiece(PieceColor color, PiecePos pos)
	{
		if(color == BLACK)
		{
			if(m_blackPiece == NULL)  //只有一颗黑棋
				m_blackPiece = new BlackPiece(color);	
			cout<<m_blackName<<"在位置("<<pos.x<<','<<pos.y<<")";
			m_blackPiece->Draw();
		}
		else
		{
			if(m_whitePiece == NULL)
				m_whitePiece = new WhitePiece(color);
			cout<<m_whiteName<<"在位置("<<pos.x<<','<<pos.y<<")";
			m_whitePiece->Draw();
		}
		m_vecPos.push_back(pos);
	}
};