FEM之在求解器中使用设计模式(7)---属性模式

属性模式是笔者提出的一种设计模式，本质上是针对求解器数据的特点，对已有设计模式的融会贯通和应用。

问题的提出：

求解器处理的单元数据有如下特点：

1.单元数据量大，一般都在百万千万级别以上；

2.单元几何数据格式固定，含有各种属性数据；

3.单元的属性种类多，且较多重复数据；

4. 一个模型中单元类型数有限；

5. 不会有海量的属性数据；

属性模式需要使用以下基本设计模式：

1. 享元(flyweight)模式；

2. 工厂模式；

3. Composite模式；

4. 单例模式

扩展可以加入：

1. 桥接模式；2. 观察者模式

UML图如下：

说明：

1. 单元类简化为只包含单元索引，属性索引和节点索引编号；
   

2. 属性类定义为使用composite模式的类，即一个属性中可以包含多个属性，定义了每种属性的具体数据；

3. PropertyManager为使用单件模式的属性管理类，使用该类可以取得单元索引的属性类；

4. PropertyFlyweightFactory为使用享元模式的工厂类，该类使用工厂模式根据有限元数据创建所有属性类；且每种属性类唯一对应一个索引。

改进：

1.该模式中当数据改变时，可以加入Observor模式，更新每种属性数据；

2.属性可以根据实际情况利用Bridge模式分成固定的几大类型，比如几何，网格，荷载类型等等；

属性模式的优点：

1. 将单元内部的属性转移到外部，简化单元内部数据结构，从设计上避免大量数据的拷贝;

2. 通过外部属性的管理，将属性和单元分离，使得属性和单元在设计上可以独立变化；

3. 通常情况下，一个模型的单元类型的属性都是相同的，所以属性模式能很好的满足求解器的数据要求，尤其是非通用仿真求解器。

属性模式针对使用有限元方法的求解器数据结构管理，具有普遍适用性。

属性模式的缺点：

1. 需要管理复杂的属性类，当属性类别越来越多时，增加管理复杂度；

2. 数据量大的时候，属性数据操作会有一些性能损失，当然跟求解器计算时间相比，微不足道。