为什么使用 Flyweight 模式Flyweight 模式是一种结构型设计模式，它通过共享尽可能多的相同对象来减少内存使用，从而提高性能。在需要生成大量细粒度对象的场景中，Flyweight 模式非常有用。通过共享对象，Flyweight 模式可以显著减少内存消耗，并提高应用程序的效率。
实例代码// bigChar.ts
export class BigChar {
charname: string;
fontdata: string;
static fontdatas: { [key: string]: string } = {
"0":
".....######.....\n" +
"....##....##....\n" +
"...##......##...\n" +
"..##........##..\n" +
"..##........##..\n" +
"..##........##..\n" +
"..##........##..\n" +
"..##........##..\n" +
"...##......##...\n" +
"....##....##....\n" +
".....######.....\n",
"1":
".......##.......\n" +
".....####.......\n" +
".......##.......\n" +
".......##.......\n" +
".......##.......\n" +
".......##.......\n" +
".......##.......\n" +
".......##.......\n" +
".......##.......\n" +
".....######.....\n" +
"................\n",
"2":
".....######.....\n" +
"...##......##...\n" +
"..##........##..\n" +
"..........##....\n" +
".........##.....\n" +
".......##.......\n" +
"......##........\n" +
".....##.........\n" +
"...##...........\n" +
"....##########..\n" +
"................\n",
"3":
".....######.....\n" +
"...##......##...\n" +
"..##........##..\n" +
"..........##....\n" +
".........##.....\n" +
"......####......\n" +
".........##.....\n" +
"..........##....\n" +
"..##........##..\n" +
"...##......##...\n" +
".....######.....\n",
"4":
"........###.....\n" +
".......####.....\n" +
"......##.##.....\n" +
".....##..##.....\n" +
"....##...##.....\n" +
"...##....##.....\n" +
"..##########....\n." +
"........##......\n" +
"........##......\n" +
".......######...\n",
"5":
"....########....\n" +
"....########....\n" +
"....##..........\n" +
"....##..........\n" +
"....##..........\n" +
"....##..........\n" +
"....##..........\n" +
"....##..........\n" +
"....######......\n" +
"....######......\n" +
"..........##....\n" +
"..........##....\n" +
"...........##...\n" +
"...........##...\n" +
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"...........##...\n" +
"..##.......##...\n" +
"..##.......##...\n" +
"...##......##...\n" +
"...##......##...\n" +
".....######.....\n",
"6":
".......####.....\n" +
"......##........\n" +
".....##.........\n" +
"....##..........\n" +
"...##...........\n" +
"..######........\n" +
"..##...##.......\n" +
"..##....##......\n" +
"..##.....##.....\n" +
"...##....##.....\n" +
"....####........\n",
"7":
"..##########....\n" +
"..##......##....\n" +
"........##......\n" +
".......##.......\n" +
"......##........\n" +
"......##........\n" +
".....##.........\n" +
".....##.........\n" +
"....##..........\n" +
"....##..........\n" +
"....##..........\n",
"8":
".....######.....\n" +
"...##......##...\n" +
"..##........##..\n" +
"..##........##..\n" +
"...##......##...\n" +
"....######......\n" +
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"..##........##..\n" +
"..##........##..\n" +
"...##......##...\n" +
".....######.....\n",
"9":
".....######.....\n" +
"...##......##...\n" +
"..##........##..\n" +
"..##........##..\n" +
"...##......##...\n" +
"....#######.....\n" +
"..........##....\n" +
".........##.....\n" +
"........##......\n" +
"......###.......\n" +
".....##.........\n",
};
constructor(charname: string) {
this.charname = charname;
this.fontdata = BigChar.fontdatas[charname];
this.fontdata = this.fontdata.replace(/#/g, charname);
}
print(): void {
console.log(this.fontdata);
}
}
// bigCharFactory.ts
import { BigChar } from './bigChar';
export class BigCharFactory {
private pool: Map
private static singleton: BigCharFactory = new BigCharFactory();
private constructor() { }
public static getInstance(): BigCharFactory {
return BigCharFactory.singleton;
}
public getBigChar(charname: string): BigChar {
let bc: BigChar = this.pool.get(charname);
// ts 是单线程的，所以不需要考虑多线程问题， 若为多线程则需要加锁
if (bc == null) {
bc = new BigChar(charname);
this.pool.set(charname, bc);
}
return bc;
}
}
// bigString.ts
import { Factory } from '../abstractFactory/factory';
import { BigChar } from './bigChar';
import { BigCharFactory } from './bigCharFactory';
export class BigString {
bigchars: BigChar[] = [];
constructor(public str: string) {
let factory = BigCharFactory.getInstance();
str.split('').forEach((char) => {
this.bigchars.push(factory.getBigChar(char));
});
}
print() {
this.bigchars.forEach((bigchar) => {
bigchar.print();
});
}
}
// main.ts
import { BigString } from './bigString';
let bs: BigString = new BigString('123');
bs.print();
运行结果PS design_patern> ts-node "d:\code\design_patern\src\flyweight\main.ts"
.......11.......
.....1111.......
.......11.......
.......11.......
.......11.......
.......11.......
.......11.......
.......11.......
.......11.......
.....111111.....
................
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...22......22...
..22........22..
..........22....
.........22.....
.......22.......
......22........
.....22.........
...22...........
....2222222222..
................
.....333333.....
...33......33...
..33........33..
..........33....
.........33.....
......3333......
.........33.....
..........33....
..33........33..
...33......33...
.....333333.....
拓展思路的要点对多个地方产生影响Flyweight 模式的主题是“共享”。那么，在共享实例时应当注意什么呢？首先要想到的是“如果要改变被共享的对象，就会对多个地方产生影响”。也就是说，一个实例的改变会同时反映到所有使用该实例的地方。例如，假设我们改变了示例程序中 BigChar 类的 '3' 所对应的字体数据，那么 BigString 类中使用的所有 '3' 字符的字体（形状）都会发生改变。在编程时，像这样改一个地方会对多个地方产生影响并非总是不好。有些情况下这是好事，有些情况下这是坏事。不管怎样，“修改一个地方会对多个地方产生影响”，这就是共享的特点。
因此，在决定 Flyweight 角色中的字段时，需要精挑细选。只将那些真正应该在多个地方共享的字段定义在 Flyweight 角色中即可。关于这一点，让我们简单地举个例子。假设我们要在示例程序中增加一个功能，实现显示“带颜色的大型文字”。那么此时，颜色信息应当放在哪个类中呢？首先，假设我们将颜色信息放在 BigChar 类中。由于 BigChar 类的实例是被共享的，因此颜色信息也被共享了。也就是说，BigString 类中用到的所有 BigChar 类的实例都带有相同的颜色。如果我们不把颜色信息放在 BigChar 类中，而是将它放在 BigString 类中。那么 BigString 类会负责管理“第三个字符的颜色是红色的”这样的颜色信息。这样一来，我们就可以实现以不同的颜色显示同一个 BigChar 类的实例。
那么两种解决方案到底哪个是正确的呢？关于这个问题，其实并没有绝对的答案。哪些信息应当共享，哪些信息不应当共享，这取决于类的使用目的。设计者在使用 Flyweight 模式共享信息时必须仔细思考应当共享哪些信息。
Intrinsic 与 Extrinsic前面讲到的“应当共享的信息和不应当共享的信息”是有专有名词的。应当共享的信息被称作 Intrinsic 信息。Intrinsic 的意思是“本质的”“固有的”。换言之，它指的是不论实例在哪里、不论在什么情况下都不会改变的信息，或是不依赖于实例状态的信息。
在示例程序中，BigChar 的字体数据不论在 BigString 中的哪个地方都不会改变。因此，BigChar 的字体数据属于 Intrinsic 信息。另一方面，不应当共享的信息被称作 Extrinsic 信息。Extrinsic 的意思是“外在的”“非本质的”。也就是说，它是当实例的位置、状况发生改变时会变化的信息，或是依赖于实例状态的信息。在示例程序中，BigChar 的实例在 BigString 中是第几个字符这种信息会根据 BigChar 在 BigString 中的位置变化而发生变化，因此，不应当在 BigChar 中保存这个信息，它属于 Extrinsic 信息。因此，前面提到的是否共享“颜色”信息这个问题，我们也可以换种说法，即应当将“颜色”看作是 Intrinsic 信息还是 Extrinsic 信息。
不要让被共享的实例被垃圾回收器回收了在有垃圾回收的语言中要注意共享内存未被使用时被 GC 的问题。在使用 Flyweight 模式时，我们通常会将共享对象存储在某种集合（如 HashMap 或 List）中，以便重复使用这些对象。然而，如果这些集合中的对象没有被其他任何地方引用，垃圾回收器可能会认为这些对象是垃圾，从而将其回收掉。这会导致共享对象在需要时无法被找到，从而引发程序错误。
为了避免这种情况，我们需要确保共享对象在整个程序生命周期内都被引用。以下是一些常见的解决方案：
强引用：将共享对象存储在一个全局的集合中，并确保这个集合在程序的整个生命周期内都存在。这种方法简单直接，但可能会导致内存泄漏，因为共享对象永远不会被回收。
弱引用：使用弱引用（WeakReference）来存储共享对象。弱引用允许垃圾回收器在没有其他强引用时回收对象，从而避免内存泄漏。Java 提供了 WeakHashMap 类，可以用来存储弱引用的键值对。
引用计数：通过引用计数来管理共享对象的生命周期。每当一个对象被引用时，增加计数；每当一个引用被释放时，减少计数。当计数为零时，表示该对象不再被使用，可以安全地回收。
定期清理：定期检查集合中的对象，移除那些不再被使用的对象。这种方法需要额外的逻辑来判断对象是否仍然被使用，但可以有效地管理内存。
内存之外的其它资源在示例程序中，我们了解到共享实例可以减少内存使用量。一般来说，共享实例可以减少所需资源的使用量。这里的资源指的是计算机中的资源，而内存是资源中的一种。时间也是一种资源。使用 new 关键字生成实例会花费时间。通过 Flyweight 模式共享实例可以减少使用 new 关键字生成实例的次数。这样，就可以提高程序运行速度。文件句柄（文件描述符）和窗口句柄等也都是一种资源。在操作系统中，可以同时使用的文件句柄和窗口句柄是有限制的。因此，如果不共享实例，应用程序在运行时很容易就会达到资源极限而导致崩溃。
相关的设计模式Proxy 模式Composite 模式Singleton 模式