内容简介: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。享元模式虽然名字听起来比较高深,但是实际使用非常容易:
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 :)
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 Python 3 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
以上所述就是小编给大家介绍的《每天一个设计模式之享元模式》,希望对大家有所帮助,如果大家有任何疑问请给我留言,小编会及时回复大家的。在此也非常感谢大家对 码农网 的支持!
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