享元模式（Flyweight Pattern）

很好！你现在问的是非常经典的结构型设计模式 —— 享元模式（Flyweight Pattern）。

我将通过：

✅ 概念解释 + 使用动机 + Python完整调用代码（含注释）+ 清晰类图 + 应用场景

来帮助你快速理解并掌握它。

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一句话定义

享元模式通过共享内存中相同的对象，以减少内存占用，提高性能。

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为什么需要？

当系统中存在大量内容相似的对象，而每个对象都单独存储会造成资源浪费时，我们：

• ✅ 抽取“可共享的部分”（称为内部状态）
• ✅ 与“不可共享的部分”（外部状态）分离
• ✅ 相同的对象就只保留一份，复用共享

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举个直观例子

假设你在一个文本编辑器中渲染 10 万个字符，每个字符（如字母 A）都是一个对象。

如果每个 A 都是独立对象：会创建成千上万个重复对象，占用内存大。

✅ 使用享元模式，所有 A 都共用一个对象实例，只记录它们的位置不同。

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✅ 优点 vs ❌ 缺点

✅ 优点	❌ 缺点
显著节省内存	逻辑结构复杂（内部/外部分离）
提高系统性能	不适用于每个对象都不同的场景
对象可复用	管理共享状态比较困难

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Python 示例：文档编辑器共享字符对象

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✏️ 1️⃣ 享元类（可共享的部分）

class Character:
    def __init__(self, symbol):
        self.symbol = symbol  # 内部状态：字符

    def display(self, font, position):
        # 外部状态：字体、位置
        print(f"字符: {self.symbol}, 字体: {font}, 位置: {position}")

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2️⃣ 享元工厂（控制共享）

class CharacterFactory:
    def __init__(self):
        self._pool = {}  # 享元池，缓存已创建的字符对象

    def get_char(self, symbol):
        if symbol not in self._pool:
            self._pool[symbol] = Character(symbol)
        return self._pool[symbol]

    def total_chars(self):
        return len(self._pool)

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3️⃣ 客户端使用（外部状态变化）

factory = CharacterFactory()

document = "aabbaabbbba"
for index, ch in enumerate(document):
    char_obj = factory.get_char(ch)  # 复用共享对象
    char_obj.display(font="Arial", position=index)

print(f"总共创建了 {factory.total_chars()} 个字符对象")

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✅ 输出结果示意（节选）：

字符: a, 字体: Arial, 位置: 0
字符: a, 字体: Arial, 位置: 1
字符: b, 字体: Arial, 位置: 2
...
总共创建了 2 个字符对象

即使渲染了 11 个字符，只创建了 2 个对象（a 和 b）。

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类图（Mermaid）

管理共享

Character

-symbol

+display(font, position)

CharacterFactory

-pool: dict

+get_char(symbol)

+total_chars()

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✅ 应用场景总结

场景	描述
文本渲染	大量字符复用相同字形对象
游戏开发	复用相同树、敌人、砖块等静态对象
数据可视化	坐标点对象可共享
网络连接池	数据库连接、线程、Socket 等资源池管理

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口诀总结

享元模式就是：
✅ 小对象大量重复 → 提取可共享部分 → 对象复用，节省内存！

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需要我帮你进一步用图形界面、地图渲染、或 AI 推理模型等场景来展示享元模式应用吗？我可以按你需求定制～