漫谈设计模式 [10]:享元模式

引导性开场

菜鸟:老鸟,我最近在做一个游戏开发项目,发现内存占用特别大,尤其是一些重复对象,非常浪费资源。你有什么建议吗?

老鸟:这个问题很常见。你听说过设计模式中的"享元模式"吗?它可以有效减少内存占用。

菜鸟:享元模式?没听过。能详细讲讲吗?

老鸟:当然可以。我们一步一步来,先看看你现在的实现方式,再逐步引出享元模式。

渐进式介绍概念

老鸟:假设你在游戏中有很多相同的树对象,每个树对象都保存了相同的属性,比如类型、颜色等。你会怎么实现呢?

菜鸟 :可能会创建一个 Tree 类,然后每次需要时实例化一个新的对象。

python 复制代码
class Tree:
    def __init__(self, type, color):
        self.type = type
        self.color = color

# 创建很多树对象
trees = [Tree("Oak", "Green") for _ in range(1000)]

老鸟:这就是问题所在。你创建了很多相同的树对象,占用了大量内存。其实这些对象的某些属性是可以共享的。

逐步展开的Python代码示例

菜鸟:共享属性?怎么做呢?

老鸟:我们可以通过享元模式来实现。首先,我们把那些可以共享的属性提取出来,作为一个享元对象。

python 复制代码
class TreeType:
    def __init__(self, type, color):
        self.type = type
        self.color = color

# 创建一个享元工厂来管理共享的TreeType对象
class TreeFactory:
    _tree_types = {}

    @classmethod
    def get_tree_type(cls, type, color):
        key = (type, color)
        if key not in cls._tree_types:
            cls._tree_types[key] = TreeType(type, color)
        return cls._tree_types[key]

菜鸟:这就像一个缓存池,只创建一次共享的对象。那具体的树对象怎么改呢?

老鸟:我们需要一个包装类,把树的独特属性和共享的属性分开。

python 复制代码
class Tree:
    def __init__(self, type, color, x, y):
        self.tree_type = TreeFactory.get_tree_type(type, color)
        self.x = x
        self.y = y

# 创建很多树对象
trees = [Tree("Oak", "Green", i, j) for i in range(10) for j in range(100)]

菜鸟:这样的话,树的类型和颜色就只保存了一份,大大节省了内存。

问题与反思

菜鸟:我以前会直接创建很多相同的对象,没想到这样可以优化。那享元模式适用于哪些场景呢?

老鸟:享元模式适用于有大量相似对象的场景,比如文字处理程序中的字符对象、游戏中的重复物体等。

优势与适用场景

老鸟:就像图书馆共享书籍副本一样,享元模式可以节省大量内存。适用于资源受限的系统或者需要大量相似对象的应用。

菜鸟:理解了,那使用享元模式有什么需要注意的吗?

常见误区与优化建议

老鸟:需要注意的是,享元模式适合于内部状态较少的对象。如果对象的状态变化频繁,享元模式可能不太适用。另外,管理享元对象的工厂类也需要设计好,避免内存泄漏。

总结与延伸阅读

老鸟:总结一下,享元模式通过共享相似对象的内部状态,减少内存占用。适用于需要大量相似对象的场景。你可以参考《设计模式》这本书,里面有详细的介绍。

菜鸟:谢谢老鸟,这次讲解让我明白了享元模式的应用和优势。我会继续学习其他设计模式的!

老鸟:不客气,设计模式很有用,下一步你可以学习单例模式和工厂模式,它们也很常用。

相关推荐
-dzk-4 分钟前
【3DGS复现】Autodl服务器复现3DGS《简单快速》《一次成功》《新手练习复现必备》
运维·服务器·python·计算机视觉·3d·三维重建·三维
charlie1145141911 小时前
精读C++20设计模式:行为型设计模式:中介者模式
c++·学习·设计模式·c++20·中介者模式
摩羯座-185690305941 小时前
爬坑 10 年!京东店铺全量商品接口实战开发:从分页优化、SKU 关联到数据完整性闭环
linux·网络·数据库·windows·爬虫·python
ACERT3331 小时前
5.吴恩达机器学习—神经网络的基本使用
人工智能·python·神经网络·机器学习
韩立学长2 小时前
【开题答辩实录分享】以《基于python的奶茶店分布数据分析与可视化》为例进行答辩实录分享
开发语言·python·数据分析
2401_831501732 小时前
Python学习之day03学习(文件和异常)
开发语言·python·学习
可触的未来,发芽的智生3 小时前
触摸未来2025.10.06:声之密语从生理构造到神经网络的声音智能革命
人工智能·python·神经网络·机器学习·架构
Zwb2997923 小时前
Day 24 - 文件、目录与路径 - Python学习笔记
笔记·python·学习
hui函数3 小时前
python全栈(基础篇)——day03:后端内容(字符串格式化+简单数据类型转换+进制的转换+运算符+实战演示+每日一题)
开发语言·后端·python·全栈
动能小子ohhh3 小时前
AI智能体(Agent)大模型入门【6】--编写fasteAPI后端请求接口实现页面聊天
人工智能·python·深度学习·ai编程