天天一個設計模式之享元模式

做者按：《天天一個設計模式》旨在初步領會設計模式的精髓，目前採用javascript和python兩種語言實現。誠然，每種設計模式都有多種實現方式，但此小冊只記錄最直截了當的實現方式 :)

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0. 項目地址

• 享元模式·代碼
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1. 什麼是「享元模式」？

享元模式：運用共享技術來減小建立對象的數量，從而減小內存佔用、提升性能。

1. 享元模式提醒咱們將一個對象的屬性劃分爲內部和外部狀態。
   • 內部狀態：能夠被對象集合共享，一般不會改變
   • 外部狀態：根據應用場景常常改變
2. 享元模式是利用時間換取空間的優化模式。

2. 應用場景

享元模式雖然名字聽起來比較高深，可是實際使用很是容易：只要是須要大量建立重複的類的代碼塊，都可以使用享元模式抽離內部/外部狀態，減小重複類的建立。

爲了顯示它的強大，下面的代碼是簡單地實現了你們耳熟能詳的「對象池」，以彰顯這種設計模式的魅力。

3. 代碼實現

這裏利用python和javascript實現了一個「通用對象池」類--ObjectPool。這個類管理一個裝載空閒對象的數組，若是外部須要一個對象，直接從對象池中獲取，而不是經過new操做。

對象池能夠大量減小重複建立相同的對象，從而節省了系統內存，提升運行效率。

爲了形象說明「享元模式」在「對象池」實現和應用，特別準備了模擬了File類，而且模擬了「文件下載」操做。

經過閱讀下方代碼能夠發現：對於File類，內部狀態是pool屬性和download方法；外部狀態是name和src(文件名和文件連接)。藉助對象池，實現了File類的複用。

注：爲了方便演示，Javascript實現的是併發操做，Python實現的是串行操做。輸出結果略有不一樣。

3.1 Python3 實現

from time import sleep


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

    # 建立對象
    def create(self, Obj):
        # 對象池中沒有空閒對象，則建立一個新的對象
        # 對象池中有空閒對象，直接取出，無需再次建立
        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):  # 模擬下載操做
        print('+ 從', self.src, '開始下載', self.name)
        sleep(0.1)
        print('-', self.name, '下載完成')
        # 下載完畢後，將對象從新放入對象池
        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, 但其實只建立了', obj_pool.size(), '個對象')

輸出結果(這裏爲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, 但其實只建立了 1 個對象

3.2 ES6 實現

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

  // 建立對象
  create(Obj) {
    return this._pool.length === 0
      ? new Obj(this) // 對象池中沒有空閒對象，則建立一個新的對象
      : this._pool.shift(); // 對象池中有空閒對象，直接取出，無需再次建立
  }

  // 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;
  }

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

/****************** 如下是測試函數 **********************/

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(
      `${"*".repeat(50)}\n下載了3個文件，但其實只建立了${objPool.size()}個對象`
    ),
  1000
);

輸出結果以下：

+ 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，但其實只建立了2個對象

4. 參考

• 《JavaScript 設計模式和開發實踐》