每天一个设计模式之享元模式
作者按：《每天一个设计模式》旨在初步领会设计模式的精髓，目前采用
javascript和python两种语言实现。诚然，每种设计模式都有多种实现方式，但此小册只记录最直截了当的实现方式 :)
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0. 项目地址
1. 什么是“享元模式”？
享元模式：运用共享技术来减少创建对象的数量，从而减少内存占用、提高性能。
- 享元模式提醒我们将一个对象的属性划分为内部和外部状态。
- 内部状态：可以被对象集合共享，通常不会改变
- 外部状态：根据应用场景经常改变
- 享元模式是利用时间换取空间的优化模式。
2. 应用场景
享元模式虽然名字听起来比较高深，但是实际使用非常容易：只要是需要大量创建重复的类的代码块，均可以使用享元模式抽离内部/外部状态，减少重复类的创建。
为了显示它的强大，下面的代码是简单地实现了大家耳熟能详的“对象池”，以彰显这种设计模式的魅力。
3. 代码实现
这里利用python和javascript实现了一个“通用对象池”类--ObjectPool。这个类管理一个装载空闲对象的数组，如果外部需要一个对象，直接从对象池中获取，而不是通过new操作。
对象池可以大量减少重复创建相同的对象，从而节省了系统内存，提高运行效率。
为了形象说明“享元模式”在“对象池”实现和应用，特别准备了模拟了File类，并且模拟了“文件下载”操作。
通过阅读下方代码可以发现：对于File类，内部状态是pool属性和download方法；外部状态是name和src(文件名和文件链接)。借助对象池，实现了File类的复用。
注：为了方便演示，Javascript实现的是并发操作，Python实现的是串行操作。输出结果略有不同。
3.1 Python3 实现
from time import sleep
class ObjectPool: # 通用对象池
def __init__(self):
self.__pool = []
# 创建对象
def create(self, Obj):
# 对象池中没有空闲对象，则创建一个新的对象
# 对象池中有空闲对象，直接取出，无需再次创建
return self.__pool.pop() if len(self.__pool) > 0 else Obj(self)
# 对象回收
def recover(self, obj):
return self.__pool.append(obj)
# 对象池大小
def size(self):
return len(self.__pool)
class File: # 模拟文件对象
def __init__(self, pool):
self.__pool = pool
def download(self): # 模拟下载操作
print('+ 从', self.src, '开始下载', self.name)
sleep(0.1)
print('-', self.name, '下载完成')
# 下载完毕后，将对象重新放入对象池
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('下载了3个文件, 但其实只创建了', obj_pool.size(), '个对象')输出结果(这里为了方便演示直接使用了sleep方法，没有再用多线程模拟）：
+ 从 https://download1.com 开始下载 文件1
- 文件1 下载完成
+ 从 https://download2.com 开始下载 文件2
- 文件2 下载完成
+ 从 https://download3.com 开始下载 文件3
- 文件3 下载完成
********************
下载了3个文件, 但其实只创建了 1 个对象3.2 ES6 实现
// 对象池
class ObjectPool {
constructor() {
this._pool = []; //
}
// 创建对象
create(Obj) {
return this._pool.length === 0
? new Obj(this) // 对象池中没有空闲对象，则创建一个新的对象
: this._pool.shift(); // 对象池中有空闲对象，直接取出，无需再次创建
}
// 对象回收
recover(obj) {
return this._pool.push(obj);
}
// 对象池大小
size() {
return this._pool.length;
}
}
// 模拟文件对象
class File {
constructor(pool) {
this.pool = pool;
}
// 模拟下载操作
download() {
console.log(`+ 从 ${this.src} 开始下载 ${this.name}`);
setTimeout(() => {
console.log(`- ${this.name} 下载完毕`); // 下载完毕后, 将对象重新放入对象池
this.pool.recover(this);
}, 100);
}
}
/****************** 以下是测试函数 **********************/
let objPool = new ObjectPool();
let file1 = objPool.create(File);
file1.name = "文件1";
file1.src = "https://download1.com";
file1.download();
let file2 = objPool.create(File);
file2.name = "文件2";
file2.src = "https://download2.com";
file2.download();
setTimeout(() => {
let file3 = objPool.create(File);
file3.name = "文件3";
file3.src = "https://download3.com";
file3.download();
}, 200);
setTimeout(
() =>
console.log(
`${"*".repeat(50)}\n下载了3个文件，但其实只创建了${objPool.size()}个对象`
),
1000
);输出结果如下：
+ 从 https://download1.com 开始下载 文件1
+ 从 https://download2.com 开始下载 文件2
- 文件1 下载完毕
- 文件2 下载完毕
+ 从 https://download3.com 开始下载 文件3
- 文件3 下载完毕
**************************************************
下载了3个文件，但其实只创建了2个对象4. 参考
- 《JavaScript 设计模式和开发实践》