10、Python与设计模式--享元模式

一、网上咖啡选购平台

假设有一个网上咖啡选购平台,客户可以在该平台上下订单订购咖啡,平台会根据用户位置进行线下配送。假设其咖啡对象构造如下:

class Coffee:
    name = ''
    price =0
    def __init__(self,name):
        self.name = name
        self.price = len(name)#在实际业务中,咖啡价格应该是由配置表进行配置,或者调用接口获取等方式得到,此处为说明享元模式,将咖啡价格定为名称长度,只是一种简化
    def show(self):
        print "Coffee Name:%s Price:%s"%(self.name,self.price)

其对应的顾客类如下:

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)

按照一般的处理流程,用户在网上预订咖啡,其代表用户的Customer类中生成一个Coffee类,直到交易流程结束。整个流程是没有问题的。如果,随着网站用户越来越多,单位时间内购买咖啡的用户也越来越多,并发量越来越大,对系统资源的消耗也会越来越大,极端情况下,会造成宕机等严重后果。此时,高效利用资源,就显得非常重要了。
简单分析下业务流程,高并发下用户数量增加,而该模型下,每个用户点一杯咖啡,就会产生一个咖啡实例,如果一种咖啡在该时间内被很多用户点过,那么就会产生很多同样咖啡的实例。避免重复实例的出现,是节约系统资源的一个突破口。类似于单例模式,我们这里在咖啡实例化前,增加一个控制实例化的类:咖啡工厂。

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)

咖啡工厂中,getCoffeeCount直接返回当前实例个数。Customer类可以重写下,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)

假设业务中短时间内有多人订了咖啡,业务模拟如下:

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)
    c1_capp=customer_1.order("cappuccino")
    c1_capp.show()
    c2_mocha=customer_2.order("mocha")
    c2_mocha.show()
    c3_capp=customer_3.order("cappuccino")
    c3_capp.show()
    print "Num of Coffee Instance:%s"%coffee_factory.getCoffeeCount()

打印如下:
A Client ordered a cup of coffee:cappuccino
Coffee Name:cappuccino Price:10
B Client ordered a cup of coffee:mocha
Coffee Name:mocha Price:5
C Client ordered a cup of coffee:cappuccino
Coffee Name:cappuccino Price:10
Num of Coffee Instance:2
根据结果可以得知,该模式下三个用户点了两种咖啡,最终的咖啡实例为2,而不是3。

二、享元模式

享元模式定义如下:使用共享对象支持大量细粒度对象。大量细粒度的对象的支持共享,可能会涉及这些对象的两类信息:内部状态信息和外部状态信息。内部状态信息就是可共享出来的信息,它们存储在享元对象内部,不会随着特定环境的改变而改变;外部状态信息就不可共享的信息了。享元模式中只包含内部状态信息,而不应该包含外部状态信息。这点在设计业务架构时,应该有所考虑。
10、Python与设计模式--享元模式

三、享元模式的优点和使用场景

优点:
1、减少重复对象,大大节约了系统资源。
使用场景:
1、系统中存在大量的相似对象时,可以选择享元模式提高资源利用率。咖啡订购平台比较小,若假设一个电商平台,每个买家和卖家建立起买卖关系后,买家对象和卖家对象都是占用资源的。如果一个卖家同时与多个买家建立起买卖关系呢?此时享元模式的优势就体现出来了;
2、需要缓冲池的场景中,可以使用享元模式。如进程池,线程池等技术,就可以使用享元模式(事实上,很多的池技术中已经使得了享元模式)。

四、享元模式的缺点

1、享元模式虽然节约了系统资源,但同时也提高了系统的复杂性,尤其当遇到外部状态和内部状态混在一起时,需要先将其进行分离,才可以使用享元模式。否则,会引起逻辑混乱或业务风险;
2、享元模式中需要额外注意线程安全问题。

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