设计模式之享元模式(12)

享元模式

享元模式（Flyweight Pattern）主要用于减少创建对象的数量，以减少内存占用和提高性能。这种类型的设计模式属于结构型模式，它提供了减少对象数量从而改善应用所需的对象结构的方式。

享元模式尝试重用现有的同类对象，如果未找到匹配的对象，则创建新对象。我们将通过创建 5 个对象来画出 20 个分布于不同位置的圆来演示这种模式。由于只有 5 种可用的颜色，所以 color 属性被用来检查现有的 Circle 对象。

介绍

意图：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

主要解决：在有大量对象时，有可能会造成内存溢出，我们把其中共同的部分抽象出来，如果有相同的业务请求，直接返回在内存中已有的对象，避免重新创建。

何时使用： 1、系统中有大量对象。 2、这些对象消耗大量内存。 3、这些对象的状态大部分可以外部化。 4、这些对象可以按照内蕴状态分为很多组，当把外蕴对象从对象中剔除出来时，每一组对象都可以用一个对象来代替。 5、系统不依赖于这些对象身份，这些对象是不可分辨的。

如何解决：用唯一标识码判断，如果在内存中有，则返回这个唯一标识码所标识的对象。

关键代码：用 HashMap 存储这些对象。

应用实例： 1、JAVA 中的 String，如果有则返回，如果没有则创建一个字符串保存在字符串缓存池里面。 2、数据库的数据池。

优点：大大减少对象的创建，降低系统的内存，使效率提高。

缺点：提高了系统的复杂度，需要分离出外部状态和内部状态，而且外部状态具有固有化的性质，不应该随着内部状态的变化而变化，否则会造成系统的混乱。

使用场景： 1、系统有大量相似对象。 2、需要缓冲池的场景。

注意事项： 1、注意划分外部状态和内部状态，否则可能会引起线程安全问题。 2、这些类必须有一个工厂对象加以控制。

实现

我们将创建一个 Shape 接口和实现了 Shape 接口的实体类 Circle。下一步是定义工厂类 ShapeFactory。

ShapeFactory 有一个 Circle 的 HashMap，其中键名为 Circle 对象的颜色。无论何时接收到请求，都会创建一个特定颜色的圆。ShapeFactory 检查它的 HashMap 中的 circle 对象，如果找到 Circle 对象，则返回该对象，否则将创建一个存储在 hashmap 中以备后续使用的新对象，并把该对象返回到客户端。

FlyWeightPatternDemo，我们的演示类使用 ShapeFactory 来获取 Shape 对象。它将向 ShapeFactory 传递信息（red / green / blue/ black / white），以便获取它所需对象的颜色。

享元模式的 UML 图

步骤 1
创建一个接口。

@protocol Shape5Protocol 
- (void)draw;
@end

步骤 2
创建实现接口的实体类。

@interface Circle_5 : NSObject 
@property (nonatomic,assign) int x;
@property (nonatomic,assign) int y;
@property (nonatomic,assign) int radius;
@property (nonatomic,copy) NSString * color;
- (void)draw;
@end
@implementation Circle_5

- (void)draw{
    NSLog(@"%@",self.description);
}
- (NSString *)description{
    return [NSString stringWithFormat:@"Circle_5 color:%@ x:%d y:%d radius:%d",_color,_x,_y,_radius];
}
@end

步骤 3
创建一个工厂，生成基于给定信息的实体类的对象。

@interface Shape_5_Factory : NSObject
@property (nonatomic,strong) NSMutableDictionary *info;
- (id)getShape:(NSString *)color;

@end

@implementation Shape_5_Factory

- (NSMutableDictionary *)info{
    if (_info == nil) {
        _info=[NSMutableDictionary dictionary];
    }
    return _info;
}


- (id)getShape:(NSString *)color{
    if ([self.info.allKeys containsObject:color]) {
        return self.info[color];
    }else if(color.length){
        Circle_5 *shape=[[Circle_5 alloc]init];
        shape.color = color;
        [self.info setObject:shape forKey:color];
        NSLog(@"creating circle of color:%@",color);
        return shape;
    }
    return nil;
}
@end

步骤 4
使用该工厂，通过传递颜色信息来获取实体类的对象。

    NSArray *colors = @[@"white",@"Blue",@"black",@"Red"];
    Shape_5_Factory *f=[[Shape_5_Factory alloc]init];
    for (int i = 0; i < 20; i ++) {
        Circle_5 *c5=[f getShape:colors[arc4random()%4]];
        c5.x = arc4random()%100;
        c5.y = arc4random() %100;
        c5.radius = arc4random() % 100;
        [c5 draw];
    }

步骤 5
执行程序，输出结果：

2019-05-22 11:09:09.535238+0800 test[32697:20316618] creating circle of color:Blue
2019-05-22 11:09:09.535429+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:41 y:53 radius:11
2019-05-22 11:09:09.535532+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:50 y:11 radius:23
2019-05-22 11:09:09.535627+0800 test[32697:20316618] creating circle of color:Red
2019-05-22 11:09:09.535754+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Red x:13 y:61 radius:0
2019-05-22 11:09:09.535869+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:54 y:47 radius:63
2019-05-22 11:09:09.535959+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:32 y:59 radius:29
2019-05-22 11:09:09.536057+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:97 y:55 radius:56
2019-05-22 11:09:09.536136+0800 test[32697:20316618] creating circle of color:white
2019-05-22 11:09:09.536219+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:white x:24 y:36 radius:95
2019-05-22 11:09:09.536313+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Red x:14 y:13 radius:66
2019-05-22 11:09:09.536390+0800 test[32697:20316618] creating circle of color:black
2019-05-22 11:09:09.536473+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:black x:44 y:76 radius:6
2019-05-22 11:09:09.536558+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:80 y:68 radius:15
2019-05-22 11:09:09.536697+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Red x:74 y:98 radius:10
2019-05-22 11:09:09.536857+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:48 y:93 radius:12
2019-05-22 11:09:09.540773+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Red x:33 y:55 radius:67
2019-05-22 11:09:09.540889+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Red x:13 y:22 radius:10
2019-05-22 11:09:09.540968+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:black x:66 y:14 radius:49
2019-05-22 11:09:09.541080+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:black x:87 y:23 radius:58
2019-05-22 11:09:09.541196+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:99 y:50 radius:49
2019-05-22 11:09:09.541302+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Blue x:2 y:52 radius:58
2019-05-22 11:09:09.541401+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:black x:88 y:79 radius:96
2019-05-22 11:09:09.541491+0800 test[32697:20316618] Circle_5 color:Red x:63 y:36 radius:32

可以看出来创建了4次，其他都是读数据，减少了内存的写入次数，提高了性能。

参考资料
runoob