每天一个设计模式之享元模式

发布时间:2019-09-28 08:38:10编辑:auto阅读(1790)

    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javascriptpython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。
    1. 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
    2. 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pythonjavascript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namesrc(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》

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