大家好，這里是每周都在陪你一起進(jìn)步的網(wǎng)管～！今天繼續(xù)學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)模式—享元模式

享元模式是一種結(jié)構(gòu)型設(shè)計(jì)模式， 它的核心思想是通過共享多個(gè)對(duì)象所共有的相同狀態(tài)，從而有效的支持在有限的內(nèi)存中載入大量細(xì)粒度的對(duì)象。

這里著重介紹一下享元這個(gè)名詞，享元可以理解為可復(fù)用的對(duì)象，即可以是對(duì)象級(jí)別的復(fù)用，也可以是對(duì)象的字段進(jìn)行復(fù)用（把可復(fù)用的字段單獨(dú)提煉成一個(gè)更精細(xì)的對(duì)象）。

享元模式的意圖是復(fù)用對(duì)象，節(jié)省內(nèi)存，前提是享元對(duì)象是不可變對(duì)象，不可變對(duì)象指的是初始化之后，對(duì)象的狀態(tài)不會(huì)改變了，也就是不會(huì)存在被修改的情況。

使用場景

當(dāng)一個(gè)系統(tǒng)中有大量的重復(fù)對(duì)象的時(shí)候，如果這些對(duì)象是不可變對(duì)象，我們就可以使用享元模式，將這些對(duì)象設(shè)計(jì)成享元，在內(nèi)存只保存一份，供需要的代碼使用，這樣能減少內(nèi)存中對(duì)象的數(shù)量，起到節(jié)省內(nèi)存的作用。

實(shí)際上，不僅僅相同對(duì)象可以設(shè)計(jì)成享元，對(duì)于相似對(duì)象，我們也可以將這些對(duì)象中相同的部分（字段）提取出來，設(shè)計(jì)成享元，讓這些大量相似對(duì)象引用這些享元。

實(shí)現(xiàn)思路

享元模式的實(shí)現(xiàn)思路是，在享元對(duì)象的工廠類中，通過一個(gè) Map 來緩存已經(jīng)創(chuàng)建的享元對(duì)象，達(dá)到復(fù)用的目的。接下來我們用一個(gè)例子來了解下怎么使用享元模式。

享元模式舉例

假設(shè)我們要設(shè)計(jì)一個(gè)多人在線棋牌游戲的平臺(tái)。在每個(gè)牌局里我們會(huì)給用戶發(fā)牌然后進(jìn)行對(duì)戰(zhàn)，如果在平臺(tái)中每創(chuàng)建一個(gè)牌局就需要初始化對(duì)應(yīng)的卡牌，這樣顯然很浪費(fèi)，因?yàn)橐惶讚淇伺评锏目ㄅ剖枪潭ǖ?，不管多少個(gè)牌局使用的撲克牌都是一樣的，只是牌的玩法不一樣。

撲克牌在這里就相當(dāng)于不可變對(duì)象，創(chuàng)建后即不可改變，而牌局是外在對(duì)象，有對(duì)應(yīng)的狀態(tài)變化，我們只需要讓每個(gè)牌局引用撲克牌這些享元即能達(dá)到在有限的內(nèi)存里多開牌局的目的。

所以我們可以設(shè)計(jì)一個(gè) pokerCards 存儲(chǔ)多個(gè)享元撲克牌對(duì)象:

var pokerCards = map[int]*Card{
 1: {
  Name:  "A",
  Color: "紅",
 },
 2: {
  Name:  "A",
  Color: "黑",
 },
 // 其他卡牌
}

type Card struct {
 Name  string
 Color string
}

每個(gè)牌局創(chuàng)建時(shí)程序會(huì)設(shè)定牌局里的卡牌都引用自pokerCards中的享元

"本文使用的完整可運(yùn)行源碼
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type PokerGame struct {
 Cards map[int]*Card
}

func NewPokerGame() *PokerGame {
 board := &PokerGame{Cards: map[int]*Card{}}
 for id := range pokerCards {
  board.Cards[id] = pokerCards[id]
 }
 return board
}

具體牌局的規(guī)則是什么該怎么打，這些業(yè)務(wù)邏輯以及牌局的進(jìn)行狀態(tài)等這些外部狀態(tài)都由PokerGame類型來實(shí)現(xiàn)，示例代碼這里不再過多著墨說明。這里的重點(diǎn)是享元始終是不可改變的，這樣才能保證享元在系統(tǒng)中只有一份，起到節(jié)省內(nèi)存的作用。

運(yùn)行程序我們可以驗(yàn)證，兩個(gè)牌局都引用了享元，系統(tǒng)中不存在相同享元對(duì)象的多次創(chuàng)建。

func main() {
 game1 := NewPokerGame()
 game2 := NewPokerGame()
 fmt.Println(game1.Cards[1] == game2.Cards[1])
}

本文的完整源碼，已經(jīng)同步收錄到我整理的電子教程里啦，可向我的公眾號(hào)「網(wǎng)管叨bi叨」發(fā)送關(guān)鍵字【設(shè)計(jì)模式】領(lǐng)取。

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這里享元模式用代碼實(shí)現(xiàn)的比較簡單，主要為了突出享元的不可變，而代表業(yè)務(wù)當(dāng)前狀態(tài)的外部狀態(tài)都是存儲(chǔ)在引用了享元的容器對(duì)象中。

下面我們?cè)賮碛?UML 類圖梳理一下享元模式的結(jié)構(gòu)

享元模式的結(jié)構(gòu)

享元模式的結(jié)構(gòu)中有一下幾個(gè)角色：

• Context：上下文或者叫做情景類，包含原始對(duì)象中各不相同的外在狀態(tài)。 情景與享元對(duì)象組合在一起就能表示原始對(duì)象的全部狀態(tài)。調(diào)用享元方法的參數(shù)由情景類提供，也可將行為移動(dòng)到情景類中， 然后將連入的享元作為單純的數(shù)據(jù)對(duì)象。
• Flyweight：享元類，包含原始對(duì)象中部分能在多個(gè)對(duì)象中共享的狀態(tài)。 同一享元對(duì)象可在許多不同情景中使用。 享元中存儲(chǔ)的狀態(tài)被稱為 “內(nèi)在狀態(tài)”。 傳遞給享元方法的狀態(tài)被稱為 “外在狀態(tài)”。
• FlyweightFactory：享元工廠，會(huì)對(duì)已有享元的緩存池進(jìn)行管理。 有了工廠后， 客戶端就無需直接創(chuàng)建享元， 它們只需調(diào)用工廠并向其傳遞目標(biāo)享元的一些內(nèi)在狀態(tài)即可。 工廠會(huì)根據(jù)參數(shù)在之前已創(chuàng)建的享元中進(jìn)行查找， 如果找到滿足條件的享元就將其返回； 如果沒有找到就根據(jù)參數(shù)新建享元。

總結(jié)

享元模式其實(shí)是對(duì)象池的一種應(yīng)用，在應(yīng)用該模式之前， 我們需要確定程序中確實(shí)存在著大量擁有相同狀態(tài)（字段）的相似對(duì)象同時(shí)占用內(nèi)存的問題。

享元模式的優(yōu)點(diǎn)是能減少對(duì)象的創(chuàng)建，降低內(nèi)存中對(duì)象的數(shù)量，降低系統(tǒng)的內(nèi)存，提高效率。其缺點(diǎn)是 我們?cè)趯懗绦驎r(shí)需要關(guān)注內(nèi)、外部狀態(tài)，關(guān)注線程安全問題，使系統(tǒng)、程序的邏輯復(fù)雜化。

所以在使用的時(shí)候我們需要綜合考慮，確定系統(tǒng)存在大量相似對(duì)象占用內(nèi)村過多的問題，這些對(duì)象的一些特征字段也確實(shí)能提煉成不可變對(duì)象作為享元讓外部對(duì)象進(jìn)行引用，再考慮使用該模式。