享元模式

1. 核心概念与价值

享元模式的定义是：运用共享技术有效地支持大量细粒度的对象。

它的核心思想是：区分内部状态和外部状态，将可以共享的内部状态提取出来，实现对象的复用。

维度	描述
核心意图	通过共享技术减少内存中对象的数量。
内部状态 (Internal)	存储在享元对象内部、可以被共享的信息。它独立于场景，不会随环境改变（如：衣服的性别）。
外部状态 (External)	取决于具体场景、无法共享的信息。它会随环境改变，通常由外部注入（如：穿衣服的人）。
主要优点	极大减少内存占用，提升程序性能。
主要缺点	增加了系统的复杂度，需要花费时间去拆分内部和外部状态。

2. 模式演进：从“内存溢出”到“按需共享”

让我们以一个 “内衣工厂模特展示” 的案例来看享元模式。

2.1 传统写法（反面教材：创建 10000 个对象）

如果要给 5000 男款和 5000 女款衣服拍照，按普通思路要请 10000 个模特，内存直接爆掉。

class Model {
  constructor(sex, underwear) {
    this.sex = sex;
    this.underwear = underwear;
  }
  takePhoto() {
    console.log(`性: ${this.sex}, 穿: ${this.underwear} 拍照`);
  }
}

// 循环 10000 次，内存占用极大
for (let i = 1; i <= 5000; i++) {
  const maleModel = new Model('male', `男款第${i}套`);
  maleModel.takePhoto();
}

2.2 享元模式写法（解耦版：仅需 2 个对象）

我们只需要一个男模特和一个女模特，让他们轮流穿不同的衣服拍照即可。

// 1. 享元对象：只保留内部状态（性别）
class Model {
  constructor(sex) {
    this.sex = sex;
  }
  takePhoto(underwear) { // 外部状态通过参数传入
    console.log(`性别: ${this.sex}, 穿: ${underwear} 拍照`);
  }
}

// 2. 享元工厂：负责创建和管理对象，确保唯一性
const modelFactory = (function() {
  const cache = {}; // 存储已创建的单例
  return {
    create: function(sex) {
      if (cache[sex]) return cache[sex];
      return cache[sex] = new Model(sex);
    }
  };
})();

// 3. 外部状态管理器：控制 10000 次逻辑，但只用 2 个实例
for (let i = 1; i <= 5000; i++) {
  const maleModel = modelFactory.create('male');
  maleModel.takePhoto(`男款第${i}套`);
}
for (let i = 1; i <= 5000; i++) {
  const femaleModel = modelFactory.create('female');
  femaleModel.takePhoto(`女款第${i}套`);
}

3. 实战场景

场景	享元模式的应用
DOM 性能优化	如果列表有 10 万行，不直接生成 10 万个节点，而是只生成可见区域的几十个节点，滚动时复用节点并更新数据（虚拟滚动的基础）。
游戏开发	森林中有 10 万棵树。每棵树的形状（内部状态）可能只有 5 种，但位置和颜色（外部状态）不同。
对象池 (Object Pool)	在线程、数据库连接、甚至游戏中子弹的创建中，预先创建一组对象重复使用，而不是频繁创建和销毁。

4. 常见问题 (FAQ)

4.1 享元模式和单例模式有什么区别？

• 答：
  • 单例模式：整个应用只有一个唯一的实例（如全局 Store）。
  • 享元模式：可以有一组不同的共享对象（如 Model 工厂里有一个‘男’和一个‘女’）。享元模式的目标是减少数量。

4.2 什么时候应该考虑使用享元模式？

• 答：只有当满足以下条件时才推荐：
  • 一个程序使用了大量的对象（上千甚至更多）。
  • 对象的大部分状态都可以变为外部状态。
  • 如果不使用享元模式，内存开销将难以承受。
  • 注意：如果对象很少，强行拆分反而会让代码变复杂且没意义。

4.3 如何存储外部状态？

• 答：由于外部状态不再存储在对象内部，通常需要一个外部的管理器（Manager）或者一个哈希表来存储每个对象对应的外部信息。在 JavaScript 中，经常利用闭包或者 Map/Set 来实现。

4.4 享元模式会增加 CPU 负担吗？

• 答：是的。 享元模式是一种典型的**“空间换时间”**（或“时间换空间”）策略。你需要花费额外的计算时间来拆分、提取和注入外部状态。但相比于内存溢出（OOM）导致的页面卡死，这点 CPU 开销通常是值得的。