每天一個設(shè)計模式之享元模式

jone5679 發(fā)布于2019-08-23 14:11 / 708人閱讀

摘要：作者按每天一個設(shè)計模式旨在初步領(lǐng)會設(shè)計模式的精髓，目前采用和兩種語言實現(xiàn)。享元模式提醒我們將一個對象的屬性劃分為內(nèi)部和外部狀態(tài)。

作者按：《每天一個設(shè)計模式》旨在初步領(lǐng)會設(shè)計模式的精髓，目前采用javascript和python兩種語言實現(xiàn)。誠然，每種設(shè)計模式都有多種實現(xiàn)方式，但此小冊只記錄最直截了當(dāng)?shù)膶崿F(xiàn)方式 :)

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0. 項目地址

享元模式·代碼

《每天一個設(shè)計模式》地址

1. 什么是“享元模式”？

享元模式：運用共享技術(shù)來減少創(chuàng)建對象的數(shù)量，從而減少內(nèi)存占用、提高性能。

享元模式提醒我們將一個對象的屬性劃分為內(nèi)部和外部狀態(tài)。

內(nèi)部狀態(tài)：可以被對象集合共享，通常不會改變

外部狀態(tài)：根據(jù)應(yīng)用場景經(jīng)常改變

享元模式是利用時間換取空間的優(yōu)化模式。

2. 應(yīng)用場景

享元模式雖然名字聽起來比較高深，但是實際使用非常容易：只要是需要大量創(chuàng)建重復(fù)的類的代碼塊，均可以使用享元模式抽離內(nèi)部/外部狀態(tài)，減少重復(fù)類的創(chuàng)建。

為了顯示它的強大，下面的代碼是簡單地實現(xiàn)了大家耳熟能詳?shù)摹皩ο蟪亍?，以彰顯這種設(shè)計模式的魅力。

3. 代碼實現(xiàn)

這里利用python和javascript實現(xiàn)了一個“通用對象池”類--ObjectPool。這個類管理一個裝載空閑對象的數(shù)組，如果外部需要一個對象，直接從對象池中獲取，而不是通過new操作。

對象池可以大量減少重復(fù)創(chuàng)建相同的對象，從而節(jié)省了系統(tǒng)內(nèi)存，提高運行效率。

為了形象說明“享元模式”在“對象池”實現(xiàn)和應(yīng)用，特別準備了模擬了File類，并且模擬了“文件下載”操作。

通過閱讀下方代碼可以發(fā)現(xiàn)：對于File類，內(nèi)部狀態(tài)是pool屬性和download方法；外部狀態(tài)是name和src(文件名和文件鏈接)。借助對象池，實現(xiàn)了File類的復(fù)用。

注：為了方便演示，Javascript實現(xiàn)的是并發(fā)操作，Python實現(xiàn)的是串行操作。輸出結(jié)果略有不同。

3.1 Python3 實現(xiàn)

from time import sleep


class ObjectPool:  # 通用對象池
    def __init__(self):
        self.__pool = []

    # 創(chuàng)建對象
    def create(self, Obj):
        # 對象池中沒有空閑對象，則創(chuàng)建一個新的對象
        # 對象池中有空閑對象，直接取出，無需再次創(chuàng)建
        return self.__pool.pop() if len(self.__pool) > 0 else Obj(self)

    # 對象回收
    def recover(self, obj):
        return self.__pool.append(obj)

    # 對象池大小
    def size(self):
        return len(self.__pool)


class File:  # 模擬文件對象
    def __init__(self, pool):
        self.__pool = pool

    def download(self):  # 模擬下載操作
        print("+ 從", self.src, "開始下載", self.name)
        sleep(0.1)
        print("-", self.name, "下載完成")
        # 下載完畢后，將對象重新放入對象池
        self.__pool.recover(self)


if __name__ == "__main__":
    obj_pool = ObjectPool()

    file1 = obj_pool.create(File)
    file1.name = "文件1"
    file1.src = "https://download1.com"
    file1.download()

    file2 = obj_pool.create(File)
    file2.name = "文件2"
    file2.src = "https://download2.com"
    file2.download()

    file3 = obj_pool.create(File)
    file3.name = "文件3"
    file3.src = "https://download3.com"
    file3.download()

    print("*" * 20)
    print("下載了3個文件, 但其實只創(chuàng)建了", obj_pool.size(), "個對象")

輸出結(jié)果(這里為了方便演示直接使用了sleep方法，沒有再用多線程模擬）：

+ 從 https://download1.com 開始下載 文件1
- 文件1 下載完成
+ 從 https://download2.com 開始下載 文件2
- 文件2 下載完成
+ 從 https://download3.com 開始下載 文件3
- 文件3 下載完成
********************
下載了3個文件, 但其實只創(chuàng)建了 1 個對象

3.2 ES6 實現(xiàn)

// 對象池
class ObjectPool {
  constructor() {
    this._pool = []; //
  }

  // 創(chuàng)建對象
  create(Obj) {
    return this._pool.length === 0
      ? new Obj(this) // 對象池中沒有空閑對象，則創(chuàng)建一個新的對象
      : this._pool.shift(); // 對象池中有空閑對象，直接取出，無需再次創(chuàng)建
  }

  // 對象回收
  recover(obj) {
    return this._pool.push(obj);
  }

  // 對象池大小
  size() {
    return this._pool.length;
  }
}

// 模擬文件對象
class File {
  constructor(pool) {
    this.pool = pool;
  }

  // 模擬下載操作
  download() {
    console.log(`+ 從 ${this.src} 開始下載 ${this.name}`);
    setTimeout(() => {
      console.log(`- ${this.name} 下載完畢`); // 下載完畢后, 將對象重新放入對象池
      this.pool.recover(this);
    }, 100);
  }
}

/****************** 以下是測試函數(shù) **********************/

let objPool = new ObjectPool();

let file1 = objPool.create(File);
file1.name = "文件1";
file1.src = "https://download1.com";
file1.download();

let file2 = objPool.create(File);
file2.name = "文件2";
file2.src = "https://download2.com";
file2.download();

setTimeout(() => {
  let file3 = objPool.create(File);
  file3.name = "文件3";
  file3.src = "https://download3.com";
  file3.download();
}, 200);

setTimeout(
  () =>
    console.log(
      `${"*".repeat(50)}
下載了3個文件，但其實只創(chuàng)建了${objPool.size()}個對象`
    ),
  1000
);

輸出結(jié)果如下：

+ 從 https://download1.com 開始下載 文件1
+ 從 https://download2.com 開始下載 文件2
- 文件1 下載完畢
- 文件2 下載完畢
+ 從 https://download3.com 開始下載 文件3
- 文件3 下載完畢
**************************************************
下載了3個文件，但其實只創(chuàng)建了2個對象

4. 參考

《JavaScript 設(shè)計模式和開發(fā)實踐》

GPU云服務(wù)器云服務(wù)器單例模式實現(xiàn)一個數(shù)據(jù)庫連接池每天一個linux命令代碼設(shè)計模式工廠模式設(shè)計模式觀察者模式

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