起步

享元模式属于结构型。“元”有单元，或者内容单元的意思，基本上你可以认为是“同一个对象”。所以享元模式可以理解为共享同一个对象。

听起来是不是很像单例模式？实则不同！

享元模式

现在系统需要增添一个加载配置文件的功能，就是把磁盘里的配置文件内容写入到内存中，供系统使用。功能很简单，代码很容易，话不说多：

class JsonParser(object):
    def parse(self, path) -> Dict:
        ...  # 解析配置文件
        return {  # 返回解析后的配置信息
            "DB": ...,
            "Base": ...,
        }

class ConfigSource(object):
    def load(self, file) -> Dict:
        parser = JsonParser()
        return parser.parse(file)

某个功能需要用到配置信息，就实例化 ConfigSource，然后调用 load 即可。但这里有个问题，如果系统到处都要需要获取配置信息，每需要一次就调用 load，就会发生一次磁盘读事件；其次，如果调用期间配置文件发生了变动，前后调用 load 拿到的配置内容就不一样了，可能会造成系统瞎运行，严重的甚至崩溃；而如果运气好，一切正常运行，但是每个需要读取配置的对象都持有一个单独的配置信息，只是这些配置信息都是相同的，那就造成了内存浪费。

为解决上述问题，我们就可以使用享元模式了。最简单的享元模式仅需对 ConfigSource 做稍稍修改。

class ConfigSource(object):

    config = {}

    def load(self, file) -> Dict:
        # 如果没有配置
        if not self.config:
            parser = JsonParser()
            config = parser.parse(file)
            self.__class__.config = config

        return self.config

现在就能保证系统各处使用的配置信息为同一份，既节约了内存，又减少了 IO 事件。

与单例的区别

就上述代码来说，乍一看，这不就是单例模式吗？！

设计模式之间的区别不在于代码实现，而在于通过什么方式解决了什么问题。单例模式强调一个类只能有一个实例对象，而享元模式则没有此限制；前者是为了限制实例对象的数量，后者是为了节省内存。

譬如现在已知系统每个小时配置信息就会更变一次，不同日期的相同时间配置信息相同。则代码可以如下设计：

class ConfigSource(object):

    config = {}

    def load(self, file) -> Dict:
        # 获取当前小时
        cur_hour = datetime.now().hour
        # 如果没有相关磁盘信息，从磁盘获取
        if cur_hour not in self.config:
            parser = JsonParser()
            self.config[cur_hour] = parser.parse(file)

        return self.config[cur_hour]

如果 24 小时过去，config 里边就存放了 24 个配置信息，这跟单例模式有明显的不同。

与“池化”的区别

我们常见的“池化”有线程池，连接池等等，也是先实例化一定数量的对象，等需要的时候取出来用。好像也是有点享元的意思。

然而，享元模式是允许同一时间点上，被多个客户端持有。拿上述的配置文件实例来说，假设当前配置信息为 config_a，对于客户端 clientA, clientB，clientC 等等，都可以同时拥有 config_a，这没毛病。但对于“池化”来说，在一个时间点上，一个对象只能被一个客户端持有。譬如连接池中的连接对象，只有用完以后在放回连接池，才能被其他客户端使用。

总结

享元模式是为了复用对象，节省内存而存在的。是否使用享元模式还有一个限制条件：享元对象是不可变对象。如果配置信息允许被客户端改变，则很可能造成其他客户端持有的配置信息也被改变，在某些时候我们不需要这种改变，就不应该选择享元模式。

参考

• 感谢 极客时间王争老师的《设计模式之美：享元模式》