نمط خفيف الوزن

يوضح مخطط فئات UML أعلاه ما يلي :

• الفئة Clientالتي تستخدم نمط وزن الذبابة
• الفئة FlyweightFactoryالتي تقوم بإنشاء ومشاركة Flyweightالكائنات
• الواجهة التي تستقبل الحالة الخارجية وتنفذ عملية Flyweightما
• الفئة Flyweight1التي تُنفذ Flyweightوتخزن الحالة الجوهرية

يوضح مخطط التسلسل التفاعلات التالية أثناء التشغيل :

1. Clientيستدعي الكائن الدالة ، getFlyweight(key)والتي FlyweightFactoryبدورها تُرجع Flyweight1كائنًا.
2. بعد استدعاء الكائن operation(extrinsicState)المُعاد Flyweight1، يتم استدعاء الكائن Clientمرة أخرى .getFlyweight(key)FlyweightFactory
3. تقوم هذه FlyweightFactoryالدالة بإرجاع الكائن الموجود مسبقًا Flyweight1.

غالبًا ما تكون واجهة المصنع لإنشاء أو إعادة استخدام الكائنات الخفيفة واجهةً لنظام أساسي معقد. على سبيل المثال، تُنفَّذ واجهة المصنع عادةً كنمط Singleton لتوفير وصول شامل لإنشاء الكائنات الخفيفة.

بشكل عام، تبدأ خوارزمية الاسترجاع بطلب للحصول على كائن جديد عبر واجهة المصنع.

يُحال الطلب عادةً إلى ذاكرة تخزين مؤقتة مناسبة بناءً على نوع الكائن. إذا تم تلبية الطلب بواسطة كائن موجود في ذاكرة التخزين المؤقتة، فقد يُعاد تهيئته وإعادته. وإلا، يتم إنشاء كائن جديد. إذا كان الكائن مُقسّمًا إلى عدة مكونات فرعية خارجية، فسيتم تجميعها معًا قبل إعادة الكائن.

هناك طريقتان لتخزين الكائنات الخفيفة الوزن مؤقتًا: التخزين المؤقت المُدار والتخزين المؤقت غير المُدار.

يمكن تخزين الكائنات ذات الحالة المتغيرة للغاية مؤقتًا باستخدام بنية FIFO . تحافظ هذه البنية على الكائنات غير المستخدمة في ذاكرة التخزين المؤقت، دون الحاجة إلى البحث فيها.

في المقابل، تتميز ذاكرات التخزين المؤقت غير المُدارة بانخفاض التكاليف الأولية: حيث تُهيأ الكائنات الخاصة بها دفعة واحدة عند وقت الترجمة أو بدء التشغيل. وبمجرد ملء ذاكرة التخزين المؤقت بالكائنات، قد تكون تكلفة خوارزمية استرجاع الكائنات أعلى من تكلفة عمليات الإضافة/الحذف في ذاكرة التخزين المؤقت المُدارة.

عند استرجاع كائنات خارجية ذات حالة ثابتة، يكفي البحث في ذاكرة التخزين المؤقت عن كائن بالحالة المطلوبة. إذا لم يُعثر على كائن من هذا النوع، يجب إنشاء كائن جديد بتلك الحالة. أما عند استرجاع كائنات خارجية ذات حالة قابلة للتغيير، فيجب البحث في ذاكرة التخزين المؤقت عن كائن غير مستخدم لإعادة تهيئته إذا لم يُعثر على كائن مستخدم. إذا لم يتوفر أي كائن غير مستخدم، يجب إنشاء كائن جديد وإضافته إلى ذاكرة التخزين المؤقت.

يمكن استخدام ذاكرات تخزين مؤقتة منفصلة لكل فئة فرعية فريدة من الكائنات الخارجية. ويمكن تحسين ذاكرات التخزين المؤقتة المتعددة بشكل منفصل، مع ربط خوارزمية بحث فريدة بكل ذاكرة. ويمكن تغليف نظام تخزين الكائنات المؤقت هذا بنمط سلسلة المسؤولية ، مما يعزز الترابط المرن بين المكونات.

يجب مراعاة بعض الأمور عند إنشاء كائنات Flyweight على عدة خيوط معالجة. إذا كانت قائمة القيم محدودة ومعروفة مسبقًا، فيمكن إنشاء كائنات Flyweight مسبقًا واسترجاعها من حاوية على عدة خيوط معالجة دون حدوث تنازع. أما إذا تم إنشاء كائنات Flyweight على عدة خيوط معالجة، فهناك خياران:

1. اجعل عملية إنشاء مثيلات Flyweight أحادية الخيوط، مما يؤدي إلى حدوث تنازع ويضمن وجود مثيل واحد لكل قيمة.
2. السماح للخيوط المتزامنة بإنشاء مثيلات متعددة من نوع flyweight، وبالتالي القضاء على التنازع والسماح بوجود مثيلات متعددة لكل قيمة.

لتمكين المشاركة الآمنة بين العملاء والخيوط، يمكن تحويل كائنات flyweight إلى كائنات ذات قيمة ثابتة ، حيث تعتبر مثيلتان متساويتين إذا كانت قيمهما متساوية.

في هذا المثال، MyObjectيستخدم كل مثيل من الفئة Pointerفئة لتوفير البيانات.

// يُعرّف كائن Flyweight الذي يتكرر. public class Flyweight { public string Name { get ; set ; } public string Location { get ; set ; } public string Website { get ; set ; } public byte [] Logo { get ; set ; } }public static class Pointer { public static readonly Flyweight Company = new Flyweight { Name = "ABC" , Location = "XYZ" , Website = "www.example.com" }; }public class MyObject { public string Name { get ; set ; } public string Company => Pointer . Company . Name ; }

توفر مكتبة القوالب القياسية للغة C++ العديد من الحاويات التي تسمح بربط الكائنات الفريدة بمفتاح. ويساعد استخدام الحاويات على تقليل استهلاك الذاكرة بشكل أكبر من خلال الاستغناء عن إنشاء كائنات مؤقتة.

استيراد std ؛template < typename K , typename V > using TreeMap = std :: map < K , V > ; using String = std :: string ; using StringView = std :: string_view ; template < typename K , typename V > using HashMap = std :: unordered_map < K , V > ;// ستكون مثيلات Tenant هي فئة Flyweights Tenant { خاص : ثابت String name ؛ عام : صريح Tenant ( StringView name ) : name { name } {}[[ nodiscard ]] String getName () const noexcept { return name ; } };// يعمل السجل كمصنع وذاكرة تخزين مؤقتة لكائنات Tenant خفيفة الوزن class Registry { private : HashMap < String , Tenant > tenants ; public : Registry () = default ;[[ nodiscard ] ] Tenant & findByName ( StringView name ) { if ( ! tenants.contains ( name )) { tenants [ name ] = Tenant { name } ; } return tenants [ name ]; } };// يربط كل شقة برقم غرفتها. class Apartment { private : TreeMap < int , Tenant *> occupants ; Registry registry ; public : Apartment () = default ;void addOccupant ( StringView name , int room ) { occupants [ room ] = & registry . findByName ( name ); }void printTenants () { // room: int, tenant: Tenant for ( const auto & [ room , tenant ] : occupants ) { std :: println ( " {} يشغل الغرفة {}" , tenant.name (), room ); } } };int main ( int argc , char * argv []) { شقة سكنية ; شقة . addOccupant ( "ديفيد" , 1 ); شقة . addOccupant ( "سارة" , 3 ); شقة . addOccupant ( "جورج" , 2 ); شقة . addOccupant ( "سارة" , 12 ); شقة . addOccupant ( "مايكل" ​​, 10 ); شقة . printTenants ();return 0 ; }