python 设计模式之享元(Flyweight)模式

#写在前面

这个设计模式理解起来很容易。百度百科上说的有点绕口。

#享元模式的定义

运用共享技术来有効地支持大量细粒度对象的复用。

它通过共享已经存在的对橡大幅度减少需要创建的对象数量、避免大量相似类的开销，从而提高系统资源的利用率。

#优点

相同对象只要保存一份，这降低了系统中对象的数量，从而降低了系统中细粒度对象给内存带来的压力。

#缺点

1.为了共享对象，需要将不能共享的状态外部化，会增加程序的复杂性

2.对享元模式的外部状态会增长运行时间

#享元模式中存在的两种状态

1.内部状态，不会随着环境的改变而改变，可共享的部分

2.外部状态,会随着环境的改变而改变，是不可共享的部分.

享元模式就是要区分这两种状态，并将外部状态外部化。

#应用实例

1.java中的String,如果有则返回，如果没有就创建一个字符串保存在字符串缓冲池里面。

2.数据库的数据池

#应用场景

1.系统中存在大量的相似对象
2.细粒度的对象都具备较接近的外部状态,而且内部状态与环境无关,也就是说对象没有特定身份
3.需要缓冲池的场景

#享元模式的主要角色

抽象享元角色（Flyweight）:是所有的具体享元类的基类，为具体享元规范需要实现的公共接口，非享元的外部状态以参数的形式通过方法传入。
具体享元（Concrete Flyweight）角色：实现抽象享元角色中所规定的接口。
非享元（Unsharable Flyweight)角色：是不可以共享的外部状态，它以参数的形式注入具体享元的相关方法中。
享元工厂（Flyweight Factory）角色：负责创建和管理享元角色。当客户对象请求一个享元对象时，享元工厂检査系统中是否存在符合要求的享元对象，如果存在则提供给客户；如果不存在的话，则创建一个新的享元对象。

#举例说明什么是具体享元角色和非具体享元角色

举下围棋的例子

棋子：是抽象享元角色

白子：具体享元角色

黑子：具体享元角色

围棋工厂：是享元工厂角色

下棋的位置：非具体享元角色

#享元模式的结构图

 #举个例子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

#举个例子2

import random
from enum import Enum

TreeType=Enum("TreeType",("apple","cherry","peach"))
class Tree:
    pool={}     #数目池
    def __new__(cls,tree_type):
        obj=cls.pool.get(tree_type,None)    #获取树苗类型
        if not obj:                         #如果之前没有创建过
            obj=object.__new__(cls)         #开辟一块内存空间
            cls.pool[tree_type]=obj         #在池子里添加这个树苗类型和他的内存空间
            obj.tree_type=tree_type         #内存空间里添加树苗类型
        return obj                          #返回树苗类型空间
    def render(self,age,x,y):
        print("创建了一个新的种类{}的树苗，他的年龄是{}，地点位于{},{}".format(
            self.tree_type,age,x,y
        ))
def main():
    rnd=random.Random()
    age_min,age_max=1,30    #树苗年龄在1-30之间随机
    min_point,max_point=0,100   #随机地点
    tree_counter=0
    print(rnd)
    for _ in range(10): #10个苹果树
        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个cherry树
        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个peach树
        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("树苗创建了{}个".format(tree_counter))
    print("树苗完成创建:{}种类".format(len(Tree.pool)))
    t4=Tree(TreeType['cherry'])
    t5 = Tree(TreeType['cherry'])
    t6=Tree(TreeType['apple'])
    print("{}----{}是同一颗树吗？  {}".format(id(t4),id(t5),id(t4)==id(t5)))
    print("{}----{}是同一颗树吗？  {}".format(id(t5), id(t6), id(t6) == id(t5)))

if __name__ == '__main__':
    main()

参考

http://c.biancheng.net/view/1371.html（下围棋）

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出处）

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