【搞懂设计模式】享元模式:共享节约，皆大欢喜!

什么是享元模式？

巧记：共享节约，皆大欢喜。

总结：享元模式是一种结构型设计模式，它通过共享技术有效地支持大量细粒度的对象。想象一个大家庭的餐桌，一顿饭需要的碗筷，如果每个人都自己带一套，那么需要的筷子和碗就会特别多，消耗的资源很大。但是如果大家都用公共的筷子和碗，就可以大大节省资源。这就是享元模式的原理。在计算机世界中，这种方式同样适用，尤其是在需要大量产生相同或相似对象的场景中，如线程池、连接池等，可以大大节约系统资源，提高效率。

享元模式是一种用于性能优化的模式，其核心思想是如果在一个系统中存在多个相同的对象，那么只需要共享一份对象的拷贝，而不需要为每一次使用都创建新的对象。

享元模式通过共享技术实现相同或相似对象的重用。 享元模式是结构型设计模式，它通过把内在状态（intrinsic state，相同部分）和外在状态（extrinsic state，不同部分）分离，通过共享创建实例，可以大幅度减少内存中对象的数量，从而达到节省内存的目的。

当一个程序使用了大量的对象，且大量的对象会导致很大的内存开销时，就可以考虑使用享元模式。

例子:围棋应用

假设我们是一个围棋应用的开发者，围棋中有黑白两色棋子，我们可以创建一个棋子的工厂，可以根据用户的需要给他们提供黑棋或者白棋，而无论多少用户，我们都只需要创建一个白棋和一个黑棋的实例就足够使用。

package main

import "fmt"

// Color Type
type Color string

const (
    White Color = "white"
    Black       = "black"
)

// Piece Struct
type Piece struct {
    color Color
}

// PieceFactory Struct
type PieceFactory struct {
    pieces map[Color]*Piece
}

func (f *PieceFactory) GetPiece(color Color) *Piece {
    p, ok := f.pieces[color]
    if !ok {
        p = &Piece{color: color}
        f.pieces[color] = p
    }
    return p
}

func NewPieceFactory() *PieceFactory {
    return &PieceFactory{
        pieces: make(map[Color]*Piece),
    }
}

func main() {
    factory := NewPieceFactory()

    piece1 := factory.GetPiece(Black)
    fmt.Printf("Get piece: %v\n", piece1)

    piece2 := factory.GetPiece(White)
    fmt.Printf("Get piece: %v\n", piece2)

    piece3:= factory.GetPiece(Black)
    fmt.Printf("Get piece: %v\n", piece3)

    if piece1 == piece3 {
        fmt.Println("Same piece")
    } else {
        fmt.Println("Different piece")
    }
}

在这个例子中以看到，尽管用户调用了多次获取棋子的函数，但对同颜色的棋子，系统只创建了一个实例。

在享元模式中，有两种状态：

1. 内部状态(Intrinsic State)：在享元对象内部且不会随环境改变而改变的共享部分，例如我们棋盘游戏的黑白棋子之间的颜色。
2. 外部状态(Extrinsic State)：随环境改变而改变的、不可共享的状态，例如棋子的位置。

总结

总而言之，享元模式在如下场景中比较适用：

• 一个应用使用了大量的对象。
• 完全由于使用了大量的对象，造成很大的内存开销。
• 对象的大多数状态都可以变为外部状态。

• 如果删除对象的外部状态，那么可以用相对较少的共享对象取代很多组对象。
• 程序设计得当，可以在运行时刻需要时新建对象。

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