享元模式（Flyweight Pattern）

2025/5/7 22:51:32 来源：https://blog.csdn.net/qq_42889517/article/details/147703293 浏览: 次关键词：享元模式（Flyweight Pattern）

很好！你现在问的是非常经典的结构型设计模式 —— 享元模式（Flyweight Pattern）。

我将通过：

✅ 概念解释 + 🎯 使用动机 + 🐍 Python完整调用代码（含注释）+ 🧭 清晰类图 + 应用场景

来帮助你快速理解并掌握它。

🧠 一句话定义

享元模式通过共享内存中相同的对象，以减少内存占用，提高性能。

🎯 为什么需要？

当系统中存在大量内容相似的对象，而每个对象都单独存储会造成资源浪费时，我们：

✅ 抽取“可共享的部分”（称为内部状态）
✅ 与“不可共享的部分”（外部状态）分离
✅ 相同的对象就只保留一份，复用共享

📦 举个直观例子

假设你在一个文本编辑器中渲染 10 万个字符，每个字符（如字母 A）都是一个对象。

🔴 如果每个 A 都是独立对象：会创建成千上万个重复对象，占用内存大。

✅ 使用享元模式，所有 A 都共用一个对象实例，只记录它们的位置不同。

✅ 优点 vs ❌ 缺点

✅ 优点	❌ 缺点
显著节省内存	逻辑结构复杂（内部/外部分离）
提高系统性能	不适用于每个对象都不同的场景
对象可复用	管理共享状态比较困难

🐍 Python 示例：文档编辑器共享字符对象

✏️ 1️⃣ 享元类（可共享的部分）

class Character:def __init__(self, symbol):self.symbol = symbol  # 内部状态：字符def display(self, font, position):# 外部状态：字体、位置print(f"字符: {self.symbol}, 字体: {font}, 位置: {position}")

🏭 2️⃣ 享元工厂（控制共享）

class CharacterFactory:def __init__(self):self._pool = {}  # 享元池，缓存已创建的字符对象def get_char(self, symbol):if symbol not in self._pool:self._pool[symbol] = Character(symbol)return self._pool[symbol]def total_chars(self):return len(self._pool)

🧪 3️⃣ 客户端使用（外部状态变化）

factory = CharacterFactory()document = "aabbaabbbba"
for index, ch in enumerate(document):char_obj = factory.get_char(ch)  # 复用共享对象char_obj.display(font="Arial", position=index)print(f"总共创建了 {factory.total_chars()} 个字符对象")

✅ 输出结果示意（节选）：

字符: a, 字体: Arial, 位置: 0
字符: a, 字体: Arial, 位置: 1
字符: b, 字体: Arial, 位置: 2
...
总共创建了 2 个字符对象

即使渲染了 11 个字符，只创建了 2 个对象（a 和 b）。

🧭 类图（Mermaid）

✅ 应用场景总结

场景	描述
文本渲染	大量字符复用相同字形对象
游戏开发	复用相同树、敌人、砖块等静态对象
数据可视化	坐标点对象可共享
网络连接池	数据库连接、线程、Socket 等资源池管理