Javascript设计模式理论与实战:享元模式

本文地址:http://luopq.com/2015/11/20/design-pattern-flyweight/,转载请注明

享元模式不同于一般的设计模式,它主要用来优化程序的性能,它最适合解决大量类似的对象而产生的性能问题。享元模式通过分析应用程序的对象,将其解析为内在数据和外在数据,减少对象的数量,从而提高应用程序的性能。

基本知识

享元模式通过共享大量的细粒度的对象,减少对象的数量,从而减少对象的内存,提高应用程序的性能。其基本思想就是分解现有类似对象的组成,将其展开为可以共享的内在数据和不可共享的外在数据,我们称内在数据的对象为享元对象。通常还需要一个工厂类来维护内在数据。
在JS中,享元模式主要有下面几个角色组成:
(1)客户端:用来调用享元工厂来获取内在数据的类,通常是应用程序所需的对象,
(2)享元工厂:用来维护享元数据的类
(3)享元类:保持内在数据的类

享元模式的实现和应用

一般实现

我们举个例子进行说明:苹果公司批量生产iphone,iphone的大部分数据比如型号,屏幕都是一样,少数部分数据比如内存有分16G,32G等。未使用享元模式前,我们写代码如下:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
function Iphone(model, screen, memory, SN) {
this. model = model;
this.screen = screen;
this.memory = memory;
this.SN = SN;
}
var phones = [];
for (var i = 0; i < 1000000; i++) {
var memory = i % 2 == 0 ? 16 : 32;
phones.push(new Iphone("iphone6s", 5.0, memory, i));
}

这段代码中,创建了一百万个iphone,每个iphone都独立申请一个内存。但是我们仔细观察可以看到,大部分iphone都是类似的,只是内存和序列号不一样,如果是一个对性能要求比较高的程序,我们就要考虑去优化它。
大量相似对象的程序,我们就可以考虑用享元模式去优化它,我们分析出大部分的iphone的型号,屏幕,内存都是一样的,那这部分数据就可以公用,就是享元模式中的内在数据,定义享元类如下:

1
2
3
4
5
function IphoneFlyweight(model, screen, memory) {
this.model = model;
this.screen = screen;
this.memory = memory;
}

我们定义了iphone的享元类,其中包含型号,屏幕和内存三个数据。我们还需要一个享元工厂来维护这些数据:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
 var flyweightFactory = (function () {
var iphones = {};
return {
get: function (model, screen, memory) {
var key = model + screen + memory;
if (!iphones[key]) {
iphones[key] = new IphoneFlyweight(model, screen, memory);
}
return iphones[key];
}
};
})();

在这个工厂中,我们定义了一个字典来保存享元对象,提供一个方法根据参数来获取享元对象,如果字典中有则直接返回,没有则创建一个返回。
接着我们创建一个客户端类,这个客户端类就是修改自iphone类:

1
2
3
4
 function Iphone(model, screen, memory, SN) {
this.flyweight = flyweightFactory.get(model, screen, memory);
this.SN = SN;
}

然后我们依旧像之间那样生成多个iphone

1
2
3
4
5
6
var phones = [];
for (var i = 0; i < 1000000; i++) {
var memory = i % 2 == 0 ? 16 : 32;
phones.push(new Iphone("iphone6s", 5.0, memory, i));
}
console.log(phones);

这里的关键就在于Iphone构造函数里面的this.flyweight = flyweightFactory.get(model, screen, memory)。这句代码通过享元工厂去获取享元数据,而在享元工厂里面,如果已经存在相同数据的对象则会直接返回对象,多个iphone对象共享这部分相同的数据,所以原本类似的数据已经大大减少,减少的内存的占用。

享元模式在DOM中的应用

享元模式的一个典型应用就是DOM事件操作,DOM事件机制分成事件冒泡和事件捕获。我们简单介绍一下这两者:
事件冒泡:绑定的事件从最里层的元素开始触发,然后冒泡到最外层
事件捕获:绑定的事件从最外层的元素开始触发,然后传到最里层
假设我们HTML中有一个菜单列表

1
2
3
4
5
6
7
8
<ul class="menu">
<li class="item">选项1</li>
<li class="item">选项2</li>
<li class="item">选项3</li>
<li class="item">选项4</li>
<li class="item">选项5</li>
<li class="item">选项6</li>
</ul>

点击菜单项,进行相应的操作,我们通过jQuery来绑定事件,一般会这么做:

1
2
3
$(".item").on("click", function () {
console.log($(this).text());
})

给每个列表项绑定事件,点击输出相应的文本。这样看暂时没有什么问题,但是如果是一个很长的列表,尤其是在移动端特别长的列表时,就会有性能问题,因为每个项都绑定了事件,都占用了内存。但是这些事件处理程序其实都是很类似的,我们就要对其优化。

1
2
3
$(".menu").on("click", ".item", function () {
console.log($(this).text());
})

通过这种方式进行事件绑定,可以减少事件处理程序的数量,这种方式叫做事件委托,也是运用了享元模式的原理。事件处理程序是公用的内在部分,每个菜单项各自的文本就是外在部分。我们简单说下事件委托的原理:点击菜单项,事件会从li元素冒泡到ul元素,我们绑定事件到ul上,实际上就绑定了一个事件,然后通过事件参数event里面的target来判断点击的具体是哪一个元素,比如低级第一个li元素,event.target就是li,这样就能拿到具体的点击元素了,就可以根据不同元素进行不同的处理。

总结

享元模式是一种优化程序性能的手段,通过共享公用数据来减少对象数量以达到优化程序的手段。享元模式适用于拥有大量类似对象并且对性能有要求的场景。因为享元模式需要分离内部和外部数据,增加了程序的逻辑复杂性,建议对性能有要求的时候才使用享元模式。

热评文章