定义

• 运用共享技术有效地支持大量细粒度对象的复用。
• 享元模式（Flyweight Pattern）：
  • Flyweight 一词来源于拳击比赛，意思是“特轻量级”。
  • 用在程序设计中，就是指享元模式要求能够共享的对象必须是轻量级对象，也就是细粒度对象，因此享元模式又称为轻量级模式。
• 享元模式以共享的方式高效地支持大量的细粒度对象，享元对象能做到共享的关键是区分内部状态和外部状态。
  • 内部状态（Intrinsic State）是存储在享元对象内部并且不会随环境改变而改变的状态，因此内部状态是可以共享的状态，如故事剧情中颜料的颜色就是 Pigment 对象的内部状态。
  • 外部状态（Extrinsic State）是随环境改变而改变的、不可以共享的状态。享元对象的外部状态必须由客户端保存，并在享元对象被创建之后，在需要使用的时候再传入享元对象内部，如故事剧情中颜料的使用者就是外部状态。

享元模式的模型抽象

类图

基于框架的实现

from abc import ABCMeta, abstractmethod  
  
  
# 引入ABCMeta和abstractmethod来定义抽象类和抽象方法  
  
class Flyweight(metaclass=ABCMeta):  
    """享元类"""  
  
    @abstractmethod  
    def operation(self, extrinsicState):  
        pass  
  
  
class FlyweightImpl(Flyweight):  
    """享元类的具体实现类"""  
  
    def __init__(self, color):  
        self.__color = color  
  
    def operation(self, extrinsicState):  
        print("%s 取得 %s色颜料" % (extrinsicState, self.__color))  
  
  
class FlyweightFactory:  
    """享元工厂"""  
  
    def __init__(self):  
        self.__flyweights = {}  
  
    def getFlyweight(self, key):  
        pigment = self.__flyweights.get(key)  
        if pigment is None:  
            pigment = FlyweightImpl(key)  
        return pigment  
  
  
# 基于框架的实现  
# ==============================  
  
  
# Test  
# =======================================================================================================================  
  
  
  
def testFlyweight():  
    factory = FlyweightFactory()  
    pigmentRed = factory.getFlyweight("红")  
    pigmentRed.operation("梦之队")  
    pigmentYellow = factory.getFlyweight("黄")  
    pigmentYellow.operation("梦之队")  
    pigmentBlue1 = factory.getFlyweight("蓝")  
    pigmentBlue1.operation("梦之队")  
    pigmentBlue2 = factory.getFlyweight("蓝")  
    pigmentBlue2.operation("和平队")  
  
  
  
testFlyweight()

模型说明

• 设计要点
  • 享元模式的实现非常简单，在设计享元模式的程序时要注意两个主要角色和四个设计要点。
    • 两个主要角色：
      • 享元对象（Flyweight）：即你期望用来共享的对象，享元对象必须是轻量级对象，也就是细粒度对象。
      • 享元工厂（FlyweightFactory）：享元模式的核心角色，负责创建和管理享元对象。享元工厂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。
    • 四个设计要点：
      • 享元对象必须是轻量级、细粒度的对象。
      • 区分享元对象的内部状态和外部状态。
      • 享元对象的内部状态和属性一经创建不会被随意改变。因为如果可以改变，则 A 取得这个对象 obj 后，改变了其状态，B 再去取这个对象 obj 时就已经不是原来的状态了。
      • 使用对象时通过享元工厂获取，使得传入相同的 key 时获得相同的对象。
• 优缺点
  • 优点：
    • 可以极大减少内存中对象的数量，使得相同对象或相似对象（内部状态相同的对象）在内存中只保存一份。
    • 享元模式的外部状态相对独立，而且不会影响其内部状态，从而使得享元对象可以在不同的环境中被共享。
  • 缺点：
    • 享元模式使得系统更加复杂，需要分离出内部状态和外部状态，这使得程序的逻辑复杂化。
    • 享元对象的内部状态一经创建不能被随意改变。要解决这个问题，需要使用对象池机制，即享元模式的升级版。

应用场景

• 一个系统有大量相同或者相似的对象，由于这类对象的大量使用，造成内存的大量耗费。
• 对象的大部分状态都可以外部化，可以将这些外部状态传入对象中。

享元模式是一个考虑系统性能的设计模式，使用享元模式可以节约内存空间，提高系统的性能，因为它的这一特性，在实际项目中使用得比较多。比如浏览器的缓存，就可以使用这个设计思想，浏览器会将已打开页面的图片、文件缓存到本地，如果在一个页面中多次出现相同的图片（即一个页面中多个 img 标签指向同一个图片地址），则只需要创建一个图片对象，在解析到 img 标签的地方多次重复显示这个对象即可。