python 設計模式之享元(Flyweight)模式

#寫在前面

這個設計模式理解起來很容易。百度百科上說的有點繞口。

 

#享元模式的定義

運用共享技術來有効地支持大量細粒度對象的複用。

它經過共享已經存在的對橡大幅度減小須要建立的對象數量、避免大量類似類的開銷，從而提升系統資源的利用率。

 

#優勢

相同對象只要保存一份，這下降了系統中對象的數量，從而下降了系統中細粒度對象給內存帶來的壓力。

 

#缺點

1.爲了共享對象，須要將不能共享的狀態外部化，會增長程序的複雜性

2.對享元模式的外部狀態會增加運行時間

 

#享元模式中存在的兩種狀態

1.內部狀態，不會隨着環境的改變而改變，可共享的部分

2.外部狀態,會隨着環境的改變而改變，是不可共享的部分.

享元模式就是要區分這兩種狀態，並將外部狀態外部化。

 

#應用實例

1.java中的String,若是有則返回，若是沒有就建立一個字符串保存在字符串緩衝池裏面。

2.數據庫的數據池

 

#應用場景

1.系統中存在大量的類似對象
2.細粒度的對象都具有較接近的外部狀態,並且內部狀態與環境無關,也就是說對象沒有特定身份
3.須要緩衝池的場景

 

#享元模式的主要角色

抽象享元角色（Flyweight）:是全部的具體享元類的基類，爲具體享元規範須要實現的公共接口，非享元的外部狀態以參數的形式經過方法傳入。
具體享元（Concrete Flyweight）角色：實現抽象享元角色中所規定的接口。
非享元（Unsharable Flyweight)角色：是不能夠共享的外部狀態，它以參數的形式注入具體享元的相關方法中。
享元工廠（Flyweight Factory）角色：負責建立和管理享元角色。當客戶對象請求一個享元對象時，享元工廠檢査系統中是否存在符合要求的享元對象，若是存在則提供給客戶；若是不存在的話，則建立一個新的享元對象。

 

#舉例說明什麼是具體享元角色和非具體享元角色

舉下圍棋的例子

棋子：是抽象享元角色

白子：具體享元角色

黑子：具體享元角色

圍棋工廠：是享元工廠角色

下棋的位置：非具體享元角色

 

 

 

 

 

#享元模式的結構圖

 

 

 

 #舉個例子1

class Flyweight(object):
    def __init__(self, str):
        self.str = str
 
    def display(self):
        print("show the string: " + self.str)
 
class FlyweightFactory(object):
    def __init__(self):
        self.flyweights = {}
 
    def getFlyweight(self, obj):
        flyweight = self.flyweights.get(obj)
        if flyweight == None:
            flyweight = Flyweight(str(obj))
            self.flyweights[obj] = flyweight
 
        return flyweight
 
    def showFlyweights(self):
        for i in self.flyweights:
            self.flyweights[i].display()
        print(len(self.flyweights))
 
if __name__ == "__main__":
    flyweightfactory = FlyweightFactory()
    fly1 = flyweightfactory.getFlyweight("hello1")
    fly2 = flyweightfactory.getFlyweight("hello1")
    fly3 = flyweightfactory.getFlyweight("hello2")
    fly4 = flyweightfactory.getFlyweight("hello2")
    fly5 = flyweightfactory.getFlyweight("hello3")
 
    flyweightfactory.showFlyweights()

 

out：
show the string: hello2
show the string: hello1
show the string: hello3
3

 

#舉個例子2

import random
from enum import Enum

TreeType=Enum("TreeType",("apple","cherry","peach"))
class Tree:
    pool={}     #數目池
    def __new__(cls,tree_type):
        obj=cls.pool.get(tree_type,None)    #獲取樹苗類型
        if not obj:                         #若是以前沒有建立過
            obj=object.__new__(cls)         #開闢一塊內存空間
            cls.pool[tree_type]=obj         #在池子裏添加這個樹苗類型和他的內存空間
            obj.tree_type=tree_type         #內存空間裏添加樹苗類型
        return obj                          #返回樹苗類型空間
    def render(self,age,x,y):
        print("建立了一個新的種類{}的樹苗，他的年齡是{}，地點位於{},{}".format(
            self.tree_type,age,x,y
        ))
def main():
    rnd=random.Random()
    age_min,age_max=1,30    #樹苗年齡在1-30之間隨機
    min_point,max_point=0,100   #隨機地點
    tree_counter=0
    print(rnd)
    for _ in range(10): #10個蘋果樹
        t1=Tree(TreeType['apple'])
        t1.render(rnd.randint(age_min,age_max),
                  rnd.randint(min_point,max_point),
                  rnd.randint(min_point, max_point))
        tree_counter+=1
    for _ in range(3): #3個cherry樹
        t2=Tree(TreeType['cherry'])
        t2.render(rnd.randint(age_min,age_max),
                  rnd.randint(min_point,max_point),
                  rnd.randint(min_point, max_point))
        tree_counter+=1
    for _ in range(5): #5個peach樹
        t3=Tree(TreeType['peach'])
        t3.render(rnd.randint(age_min,age_max),
                  rnd.randint(min_point,max_point),
                  rnd.randint(min_point, max_point))
        tree_counter+=1
    print("樹苗建立了{}個".format(tree_counter))
    print("樹苗完成建立:{}種類".format(len(Tree.pool)))
    t4=Tree(TreeType['cherry'])
    t5 = Tree(TreeType['cherry'])
    t6=Tree(TreeType['apple'])
    print("{}----{}是同一顆樹嗎？  {}".format(id(t4),id(t5),id(t4)==id(t5)))
    print("{}----{}是同一顆樹嗎？  {}".format(id(t5), id(t6), id(t6) == id(t5)))

if __name__ == '__main__':
    main()

 

 

 

 

參考

http://c.biancheng.net/view/1371.html（下圍棋）

https://www.runoob.com/design-pattern/flyweight-pattern.html

https://www.cnblogs.com/hujingnb/p/10171607.html

http://dongweiming.github.io/python-flyweight.html

https://blog.csdn.net/weixin_42557907/article/details/84204040（例子2出處）

https://blog.csdn.net/u013346751/article/details/78426104（例子1出處）