从0开始学PHP面向对象内容之常用设计模式（享元）

news2024/12/26 18:42:24

在这里插入图片描述

二、结构型设计模式

7、享元模式（Flyweight Pattern）

这里是引用享元模式（Flyweight Pattern）是一种结构型设计模式，旨在通过共享对象来减少内存使用，尤其适用于大量相似对象的场景。通过共享和重用对象的不可变部分（内部状态），从而减少重复对象的创建，节省内存。享元模式通过将对象的状态分为内部状态和外部状态，并共享内部状态，来优化内存使用。

享元模式的核心思想

享元模式的核心思想是共享对象，将多个对象的共同部分提取出来，避免内存中存在多个相同的实例对象。每个享元对象都包含
内部状态：对象本身的状态，是可以共享的
外部状态：与对象行为相关的状态，每个对象实例可能是不同的，无法共享。通过这种方式，多个相同的对象可以共享相同的内部状态，儿不同的外部状态通过外部喜传入。

享元模式的结构

享元模式通常由以下几个组成部分构成
1、Flyweight（享元接口）：定义共享对象的接口，通常具有operation()方法，接受外部状态。
2、ConcreteFlyweight（具体享元）：实现享元接口的具体类，通常会存储共享内部状态。
3、FlyweightFactory（享元工厂）：负责创建和管理享元对象，确保对象的复用。当请求一个享元对象时，它会检查对象池中是否已有共享的对象，如果没有，就创建一个新的对象。
4、Client（客户端）：负责给享元对象提供外部状态，并使用享元对象进行操作。

享元模式的工作流程

1、创建共享对象：当客户端请求一个对象时，享元工厂会检查是否已有相同的对象。如果有，就返回已存在的对象；如果没有，则创建新的对象。
2、共享内部状态：相同的享元对象共享内部状态，不同的对象实例通过外部状态来区分。
3、减少内存消耗：通过复用相同的对象，减少了不必要的对象创建，从而降低了内存消耗。

享元模式的代码实现

以下是一个使用享元模式的示例，假设我们有多个不同的字符对象，每个字符都有不同的外部状态（如位置、字体等），但字符的实际内容（如’A’、'B’等）是共享的内部状态。
1、定义享元接口和具体享元类

// 享元接口
interface Flyweight {
    public function operation($extrinsicState);
}

// 具体享元类
class ConcreteFlyweight implements Flyweight {
    private $intrinsicState;

    public function __construct($intrinsicState) {
        $this->intrinsicState = $intrinsicState;
    }

    public function operation($extrinsicState) {
        // 操作内部状态与外部状态
        return "IntrinsicState: " . $this->intrinsicState . ", ExtrinsicState: " . $extrinsicState;
    }
}

2、享元工厂类

享元工厂类负责管理享元对象池，确保共享的对象不会重复创建。

在这里插入代码片class FlyweightFactory {
    private $flyweights = [];

    public function getFlyweight($key) {
        if (!isset($this->flyweights[$key])) {
            // 创建新的享元对象并缓存
            $this->flyweights[$key] = new ConcreteFlyweight($key);
        }
        return $this->flyweights[$key];
    }
}

3、客户端代码

客户端通过享元工厂获取共享对象，并传入外部状态来使用享元对象。

// 客户端代码
$factory = new FlyweightFactory();

// 获取享元对象
$flyweight1 = $factory->getFlyweight("A");
$flyweight2 = $factory->getFlyweight("B");

// 使用享元对象
echo $flyweight1->operation("Position: (10, 20), Font: Arial") . PHP_EOL;  
// 输出: IntrinsicState: A, ExtrinsicState: Position: (10, 20), Font: Arial

echo $flyweight2->operation("Position: (30, 40), Font: Times New Roman") . PHP_EOL;
// 输出: IntrinsicState: B, ExtrinsicState: Position: (30, 40), Font: Times New Roman

享元模式的优缺点

优点：

1、节省内存：通过共享对象，避免了重复创建相同的对象，从而节省内存。
2、提高性能：减少了内存的使用和对象创建的开销，提高了系统的性能。
3、灵活性和扩展性：通过外部状态的传入，客户端可以在不改变内部状态的情况下，动态地改变对象的行为。

缺点：

1、增加复杂度：需要将对象分为内部状态和外部状态，代码实现较为复杂。
2、难以管理：享元工厂类需要管理共享对象池，随着对象数量的增多，管理起来可能变得比较复杂。
3、外部状态的管理：在享元模式中，外部状态是传递给对象的，这可能需要额外的管理逻辑来确保对象的一致性。

适用场景

1、内存消耗大的系统：当需要创建大量相似对象时，使用享元模式可以显著减少内存使用。
2、对象状态可以分为内部和外部的情况：当对象的内部状态是可以共享的，而外部状态是可变的时，享元模式非常适用。
3、对象数量庞大且有相似性的场景：如文本编辑器中的字符对象、图形绘制中的图形对象等。