Python與設計模式享元模式

假設有乙個網上咖啡選購平台，客戶可以在該平台上下訂單訂購咖啡，平台會根據使用者位置進行線下配送。假設其咖啡物件構造如下：

class coffee:
name = ''
price =0
def __init__(self,name):
self.name = name
self.price = len(name)#在實際業務中，咖啡**應該是由配置表進行配置，或者呼叫介面獲取等方式得到，此處為說明享元模式，將咖啡**定為名稱長度，只是一種簡化
def show(self):
print "coffee name:%s price:%s"%(self.name,self.price)

其對應的顧客類如下：

class customer:
name=""
def __init__(self,name):
self.name=name
def order(self,coffee_name):
print "%s ordered a cup of coffee:%s"%(self.name,coffee_name)
return coffee(coffee_name)

按照一般的處理流程，使用者在網上預訂咖啡，其代表使用者的customer類中生成乙個coffee類，直到交易流程結束。整個流程是沒有問題的。如果，隨著**使用者越來越多，單位時間內購買咖啡的使用者也越來越多，併發量越來越大，對系統資源的消耗也會越來越大，極端情況下，會造成宕機等嚴重後果。此時，高效利用資源，就顯得非常重要了。

簡單分析下業務流程，高併發下使用者數量增加，而該模型下，每個使用者點一杯咖啡，就會產生乙個咖啡例項，如果一種咖啡在該時間內被很多使用者點過，那麼就會產生很多同樣咖啡的例項。避免重複例項的出現，是節約系統資源的乙個突破口。類似於單例模式，我們這裡在咖啡例項化前，增加乙個控制例項化的類：咖啡工廠。

class coffeefactory():
coffee_dict = {}
def getcoffee(self, name):
if self.coffee_dict.has_key(name) == false:
self.coffee_dict[name] = coffee(name)
return self.coffee_dict[name]
def getcoffeecount(self):
return len(self.coffee_dict)

咖啡工廠中，getcoffeecount直接返回當前例項個數。customer類可以重寫下，如下：

class customer:
coffee_factory=""
name=""
def __init__(self,name,coffee_factory):
self.name=name
self.coffee_factory=coffee_factory
def order(self,coffee_name):
print "%s ordered a cup of coffee:%s"%(self.name,coffee_name)
return self.coffee_factory.getcoffee(coffee_name)

假設業務中短時間內有多人訂了咖啡，業務模擬如下：

if __name__=="__main__":
coffee_factory=coffeefactory()
customer_1=customer("a client",coffee_factory)
customer_2=customer("b client",coffee_factory)
customer_3=customer("c client",coffee_factory)
c2_mocha=customer_2.order("mocha")
c2_mocha.show()
print "num of coffee instance:%s"%coffee_factory.getcoffeecount()
'''列印如下：
b client ordered a cup of coffee:mocha
coffee name:mocha price:5
num of coffee instance:2
'''

根據結果可以得知，該模式下三個使用者點了兩種咖啡，最終的咖啡例項為2，而不是3。

享元模式定義如下：使用共享物件支援大量細粒度物件。大量細粒度的物件的支援共享，可能會涉及這些物件的兩類資訊：內部狀態資訊和外部狀態資訊。內部狀態資訊就是可共享出來的資訊，它們儲存在享元物件內部，不會隨著特定環境的改變而改變；外部狀態資訊就不可共享的資訊了。享元模式中只包含內部狀態資訊，而不應該包含外部狀態資訊。這點在設計業務架構時，應該有所考慮。

優點：1、減少重複物件，大大節約了系統資源。

使用場景：

1、系統中存在大量的相似物件時，可以選擇享元模式提高資源利用率。咖啡訂購平台比較小，若假設乙個電商平台，每個買家和賣家建立起買賣關係後，買家物件和賣家物件都是占用資源的。如果乙個賣家同時與多個買家建立起買賣關係呢？此時享元模式的優勢就體現出來了；

2、需要緩衝池的場景中，可以使用享元模式。如程序池，執行緒池等技術，就可以使用享元模式（事實上，很多的池技術中已經使得了享元模式）。

1、享元模式雖然節約了系統資源，但同時也提高了系統的複雜性，尤其當遇到外部狀態和內部狀態混在一起時，需要先將其進行分離，才可以使用享元模式。否則，會引起邏輯混亂或業務風險；

2、享元模式中需要額外注意執行緒安全問題。

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