享元法Python设计模式

Flyweight方法是一种结构设计模式，专注于最小化程序在运行时所需的对象数量。基本上，它创建了一个由多个上下文共享的享元对象。它以您无法区分对象和享元对象的方式创建。享元对象的一个重要特征是它们是不可变的。这意味着它们一旦构建就无法修改。
为了在Python中实现享元方法，我们使用Dictionary存储对已创建对象的引用，每个对象都与一个键相关联。

为什么我们要关心程序中的对象数量？

• 更少的对象减少了内存使用，它设法让我们远离与内存相关的错误
• 虽然在Python中创建对象确实很快，但我们仍然可以通过共享对象来减少程序的执行时间。

不使用享元法的问题

想象一下，您是一位非常喜欢赛车游戏的游戏开发者，也想为您和您的朋友开发一款赛车游戏。作为一个完美的游戏开发者，您创建了一个并开始享受游戏。然后你把游戏也发给了你的朋友，但他不太喜欢游戏，因为游戏每隔几分钟就会崩溃。
但为什么？ （如果您认为自己是专业游戏开发者，请猜猜原因） 。经过几个小时的调试，您发现问题是您朋友的系统内存不足。与您朋友的系统相比，您的系统功能强大得多，这就是为什么游戏在您的系统上运行顺畅，但在您朋友的系统上却运行不畅的原因。

享元问题图

使用享元法的解决方案

那么，作为开发人员，您将如何提高性能呢？ （当然！不打算升级 RAM） 。实际问题与汽车对象有关，因为每辆汽车都由单独的对象表示，其中包含与其颜色、大小、座位、最大速度等相关的大量数据。每当你的 RAM 得到填充并且无法添加当前需要的更多新对象，您的游戏会崩溃。为了避免在应用程序中出现这种情况，开发人员的首要职责是使用享元方法，它允许您通过共享对象的公共部分将更多对象放入可用的 RAM 量。

以下代码是使用享元方法编写的

Python3

class ComplexCars(object):
 
    """Separate class for Complex Cars"""
 
    def __init__(self):
 
        pass
 
    def cars(self, car_name):
 
        return "ComplexPattern[% s]" % (car_name)
 
 
class CarFamilies(object):
 
    """dictionary to store ids of the car"""
 
    car_family = {}
 
    def __new__(cls, name, car_family_id):
        try:
            id = cls.car_family[car_family_id]
        except KeyError:
            id = object.__new__(cls)
            cls.car_family[car_family_id] = id
        return id
 
    def set_car_info(self, car_info):
 
        """set the car information"""
 
        cg = ComplexCars()
        self.car_info = cg.cars(car_info)
 
    def get_car_info(self):
 
        """return the car information"""
 
        return (self.car_info)
 
 
 
if __name__ == '__main__':
    car_data = (('a', 1, 'Audi'), ('a', 2, 'Ferrari'), ('b', 1, 'Audi'))
    car_family_objects = []
    for i in car_data:
        obj = CarFamilies(i[0], i[1])
        obj.set_car_info(i[2])
        car_family_objects.append(obj)
 
    """similar id's says that they are same objects """
 
    for i in car_family_objects:
        print("id = " + str(id(i)))
        print(i.get_car_info())

输出

id = 58598800
ComplexPattern[Audi]
id = 58598832
ComplexPattern[Ferrari]
id = 58598800
ComplexPattern[Audi]

类图

下面是享元方法的类图

享元级图

好处

• 减少 RAM 的使用：当我们的应用程序中有很多类似的对象时，最好使用Flyweight 方法以节省大量 RAM 空间
• 改进的数据缓存：当客户端或用户需要高响应时间时，总是首选使用享元方法，因为它有助于改进数据缓存。
• 提高性能：它最终会导致性能提高，因为我们使用的重物数量更少。

缺点

• 打破封装：每当我们试图将状态移动到对象之外时，我们都会打破封装，并且可能会变得比将状态保持在对象内部效率低。
• 难以处理：享元方法的使用取决于我们使用的语言，易于在Python、 Java等语言中使用，其中所有对象变量都是引用，但通常在 C、C++ 等语言中使用，其中对象可以作为局部变量分配在由于程序员的操作，堆栈和销毁。
• 复杂的代码：使用享元方法总是会增加代码的复杂性，以便新开发人员理解。

适用性

• 减少对象的数量：一般来说，当我们的应用程序有很多重量级的对象时，会使用享元方法，为了解决这个问题，我们使用享元方法来摆脱不必要的内存消耗。
• 对象独立应用程序：当我们的应用程序如果独立于对象创建时，那么我们可以利用这种方法来节省大量的机器空间。
• 项目成本降低：当需要在空间和时间复杂度方面降低项目成本时，总是首选使用享元法。

进一步阅读Java中的享元方法