享元模式-Python实现

享元模式

定义

享元模式是一种用于解决资源和性能压力时会使用到的设计模式，它的核心思想是通过引入数据共享来提升性能。

场景

例如，在开发3D游戏时，有成千上万的士兵或者有成千上万棵树，如果一个3D地带的每个对象都单独创建，不使用数据共享，那么性能是无法接受的。

要创建成千上万棵树，如果他们的数据属性和行为都是一样的，那就黏到一块了。这时就会有：可变数据和不可变数据的概念。

创建相同类型的对象时，共享不可变的数据，而每个对象又有其独立的数据--可变的数据（不可共享数据），这部分数据由外部传入。

实现

假设，我们需要创建成千上万棵树，有苹果、梨和樱桃3种树，每种树不同的年龄，且分布在不同的地理位置。

我们将苹果树、梨树、樱桃树当做是不可变数据，可以共享。

将树的年龄，树的坐标位置当做可变数据，不可共享，由外部传入。

import random
from enum import Enum

TreeType = Enum('TreeType', 'apple_tree cherry_tree peach_tree')


class Tree:
    pool = dict()  # pool代表这个类的对象池——可以理解为一个对象数据的缓存。

    def __new__(cls, tree_type):
        obj = cls.pool.get(tree_type, None)
        if not obj:  # 不存在同类型的树，则新建，即通过__new__来限制类的实例化，只允许实例化不同类型的对象。
            obj = object.__new__(cls)
            cls.pool[tree_type] = obj
            obj.tree_type = tree_type
        return obj

    def render(self, age, x, y):
        print('类型-{} 树龄-{} 位置-({},{})'.format(self.tree_type, age, x, y))


def main():
    rnd = random.Random()
    age_min, age_max = 1, 100  # 树龄的区间
    min_point, max_point = 0, 100  # 树的地理位置区间

    # 创建5棵苹果树
    for _ in range(5):
        t1 = Tree(TreeType.apple_tree)
        t1.render(rnd.randint(age_min, age_max),
                  rnd.randint(min_point, max_point),
                  rnd.randint(min_point, max_point)
                  )

    # 创建3棵樱桃树
    for _ in range(3):
        t1 = Tree(TreeType.cherry_tree)
        t1.render(rnd.randint(age_min, age_max),
                  rnd.randint(min_point, max_point),
                  rnd.randint(min_point, max_point)
                  )

    # 创建2棵梨树
    for _ in range(2):
        t1 = Tree(TreeType.peach_tree)
        t1.render(rnd.randint(age_min, age_max),
                  rnd.randint(min_point, max_point),
                  rnd.randint(min_point, max_point)
                  )

    print(Tree.pool)


if __name__ == '__main__':
    main()

享元模式与单例模式

单例模式限制的是一个类只允许有一个实例存在。

而享元模式则是一个类只允许创建不同类型的对象，这样保证同一类型的对象共享不可变数据。