聊聊设计模式（2）：享元模式

迈不过友情╰ 2022-06-13 03:56 154阅读 0赞

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如何理解享元模式，“享”是共享的意思，“元”指的是元件，也就是小颗粒的东西，享元顾名思义便是共享小部件，很多系统或者程序包含大量对象，但是这些对象绝大多数都是差不多的，除了一些极个别的属性外。

![EBFzAf.jpg_web][]

### 场景复现 ###

小喜负责团队的机器管理工作，包括测试机器的购买、借还等内容。机器的型号并不多，大约五六种。为了能够精确掌握每台机器的借还和使用情况，小喜通过如下方式设计数据管理模型：

class Device{
     // 记录设备的基本信息
     constructor(id, memory, frequency, processor, network, pixel, price, ...) {
     this.id = id;
     this.memory = memory;
     this.frequency = frenquency;
     this.processor = porcessor;
     this.network = network;
     this.pixel = pixel;
     this.price = price;
     // more attributes ...
     }
     checkout () {
     this.hasCheckedOut = true;
     this.checkoutDate = new Date();
     }
     giveback() {
     this.hasCheckedOut = false;
     this.checkoutDate = null;
     }
     // more methods ...
    }

这个模型还算是比较简单明了的，每次购买机器入库都会执行：

var device = new Device(...);
    DB.insert(device);

当有人借还设备时，便会执行：

var device = Database.query(deviceId);
    
    // 借出
    device.checkout();
    // 归还
    device.giveback();
    
    DB.update(device);

随着团队规模的扩大，加上集团并购了几个小公司，团队对设备的需求量急剧上升，并且测试标准也有所提升，要求覆盖国内所有常见机型，大约 50 多种，每个机型需要购置大约 100 台机器，总量有 5000 多台。

此时，小喜有点头疼了。每台设备的描述信息和借还记录信息都储存在各自的 `device` 对象中，每个对象大约需要占用 10kb 的内存，5000 多台设备，算下来需要占用 50Mb 的内存。几千个大对象放在内存中，这种数据管理模式让小喜有点方，咨询了下坐在旁边的小天同学有没有什么策略可以改良。

小天在小喜的电脑前比划了几下，最后抛了一个媚眼，小喜立马就懂了。

定义数据模型，一个 `Device` 对象代表一种型号的设备：

class Device{
     constructor(type, xxx, ..) {
     this.type = type;
     // 一种设备的全部基本信息
     this.xxx = xxx;
     }
    }

使用 `DevicePool` 管理各种型号的设备：

class DevicePool{
     // hash 表保存设备信息
     devicePool = {};
     create(type, xxx, ...) {
     if (devicePool[type]) return;
     const device = new Device(type, xxx, ...);
     devicePool[type] = device;
     return device;
     }
    }

设备的借还信息和其他信息，通过 `DeviceManager` 来管理：

class DeviceManager{
     deviceManager = {};
     // 借出时，添加借出记录
     checkout (id, type, xxx, ...) {
     const device = new DevicePool.create(type, xxx, ...);
     deviceManager[id] = {
     device: device,
     hasCheckedOut = true,
     checkoutDate = new Date();
     };
     }
     // 归还时，删除借出记录
     giveback(id, type) {
     deviceManager[id].hasCheckedOut = false;
     deviceManager[id].checkoutDate = null;
     }
    }

小喜看了看内存，设备对象从 50Mb 下降到了 2Mb，小喜激动得一晚上没睡着。

### 问题解析 ###

小天当时告诉小喜，可以通过想办法减少内存中重复的内容，同一类型的设备描述是相同的，没必要在每个对象中都保存一份，可以通过单例模式储存设备元信息（ `Device` 类），通过工厂模式复用一个类型的设备描述信息（ `DevicePool` 类）。小喜一下子就懂了。

小喜通过 `DevicePool` 和 `DeviceManager` 将数据元信息和数据动态信息进行了有效的隔离，然后通过 `checkout` 和 `giveback` 两个方法灵活地组合了这两类信息，组合的时候，有效地控制了内存的无效复制。

### 享元模式 ###

享元模式的核心在于享元工厂类，享元工厂类的作用在于提供一个用于存储享元对象的享元池，用户需要对象时，首先从享元池中获取，如果享元池中不存在，则创建一个新的享元对象返回给用户，并在享元池中保存该新增对象。

在享元模式中有两个比较重要的关键词，内部变量和外部变量；内部变量是可以共享的属性集，而外部变量是对象之间的差异部分，通过相同+不同的方式组合诸多对象，可以有效地节省系统空间，降低内存大小。

### 拓展阅读 ###

*  [wikipedia - 享元模式][wikipedia -]
 *  [结构型模式 » 享元模式][Link 1]

[EBFzAf.jpg_web]: http://img1.tuicool.com/EBFzAf.jpg!web
[wikipedia -]: https://zh.wikipedia.org/wiki/%E4%BA%AB%E5%85%83%E6%A8%A1%E5%BC%8F
[Link 1]: http://design-patterns.readthedocs.io/zh_CN/latest/structural_patterns/flyweight.html