享元模式通过共享减少内存占用,结合工厂模式实现对象复用;2. 工厂维护map缓存确保实例唯一,避免重复创建;3. 内部状态共享、外部状态传入,提升灵活性;4. 多goroutine下需用sync.RWMutex保证并发安全。

在Go语言中,享元模式(Flyweight Pattern)与工厂模式(Factory Pattern)结合使用,能有效减少内存占用并提升对象复用效率,特别适用于需要频繁创建大量相似对象的场景。这种组合的核心思想是:通过工厂管理共享对象的创建与获取,避免重复实例化,从而优化性能。
享元模式的基本原理
享元模式通过共享技术实现相同或相似对象的复用,把不变的内部状态与可变的外部状态分离。在Golang中,由于没有类的概念,我们通常使用结构体和指针来实现对象的共享。
典型的应用场景包括连接池、线程池、字符编码处理器、游戏中的子弹或NPC行为模板等。这些对象的“行为”或“配置”是固定的,可以被多个上下文共用。
例如:
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type Flyweight struct {
Data string
}
这个结构体代表一个共享的轻量级对象,它的数据不会改变,可以在多个地方安全地引用。
工厂模式控制实例唯一性
为了确保享元对象不被重复创建,需要用工厂模式封装其生成逻辑。工厂内部维护一个缓存(如map),检查是否已存在相同配置的对象,若存在则返回引用,否则新建并缓存。
示例代码如下:
type FlyweightFactory struct {
pool map[string]*Flyweight
}
func NewFlyweightFactory() *FlyweightFactory {
return &FlyweightFactory{
pool: make(map[string]*Flyweight),
}
}
func (f *FlyweightFactory) Get(data string) *Flyweight {
if fw, exists := f.pool[data]; exists {
return fw
}
newFw := &Flyweight{Data: data}
f.pool[data] = newFw
return newFw
}
这样每次调用 Get(“configA”) 都会返回同一个指针,避免内存浪费。
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外部状态的传递技巧
真正的享元模式允许内部状态共享,而外部状态由调用方传入。比如渲染文本时字体样式是内部状态(共享),位置坐标是外部状态(每次不同)。
使用方式示例如下:
func (f *Flyweight) Render(x, y int) {
fmt.Printf(“Draw ‘%s’ at (%d, %d)n”, f.Data, x, y)
}
调用时传入变化的位置参数即可:
fw := factory.Get(“Arial12”)
fw.Render(10, 20)
fw.Render(30, 40)
既实现了对象复用,又支持灵活的行为表现。
并发安全的处理建议
在实际项目中,工厂可能被多个goroutine同时访问。为保证线程安全,需加入同步机制:
import “sync”
type SafeFlyweightFactory struct {
pool map[string]*Flyweight
mu sync.RWMutex
读操作使用读锁,提高性能;写操作加写锁:
func (f *SafeFlyweightFactory) Get(data string) *Flyweight {
f.mu.RLock()
if fw, exists := f.pool[data]; exists {
f.mu.RUnlock()
return fw
}
f.mu.RUnlock()
f.mu.Lock()
if fw, exists := f.pool[data]; exists { // double-check
f.mu.Unlock()
return fw
}
newFw := &Flyweight{Data: data}
f.pool[data] = newFw
f.mu.Unlock()
return newFw
}
这种双重检查锁定模式兼顾了效率与安全性。
基本上就这些。Golang中享元与工厂的结合并不复杂,关键在于理解状态分离和缓存管理。合理应用能在高并发或资源密集型服务中显著降低内存开销。不复杂但容易忽略的是并发控制和缓存清理策略——必要时可引入LRU或TTL机制进一步优化。
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