我們來(lái)做一個(gè)很簡(jiǎn)單的小程序：在界面上隨機(jī)顯示10萬(wàn)朵小花，這些小花只有6種樣式。如圖所示：
一看，這還不簡(jiǎn)單，直接創(chuàng)建10w個(gè)imageview顯示不就是了，代碼如下：
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
//使用普通模式
for (int i = 0; i < 100000; i++) {
@autoreleasepool {
CGRect screenBounds = [[UIScreen mainScreen] bounds];
CGFloat x = (arc4random() % (NSInteger)screenBounds.size.width);
CGFloat y = (arc4random() % (NSInteger)screenBounds.size.height);
NSInteger minSize = 10;
NSInteger maxSize = 50;
CGFloat size = (arc4random() % (maxSize - minSize + 1)) + minSize;
CGRect area = CGRectMake(x, y, size, size);
FlowerType flowerType = arc4random() % kTotalNumberOfFlowerTypes;
//新建對(duì)象
UIImageView *imageview = [self flowerViewWithType:flowerType];
imageview.frame = area;
[self.view addSubview:imageview];
}
}
}
- (UIImageView *)flowerViewWithType:(FlowerType)type
{
UIImageView *flowerView = nil;
UIImage *flowerImage;
switch (type)
{
case kAnemone:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"anemone.png"];
break;
case kCosmos:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"cosmos.png"];
break;
case kGerberas:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"gerberas.png"];
break;
case kHollyhock:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"hollyhock.png"];
break;
case kJasmine:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"jasmine.png"];
break;
case kZinnia:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"zinnia.png"];
break;
default:
break;
}
flowerView = [[UIImageView alloc]initWithImage:flowerImage];
return flowerView;
}
覺(jué)得很好對(duì)吧？來(lái)，看看app占用的內(nèi)存，如圖：
占用內(nèi)存153M，這還不把人嚇?biāo)溃@才一個(gè)頁(yè)面，要是再多來(lái)兩個(gè)頁(yè)面，那app還不直接把內(nèi)存撐爆啊。
我們使用instrument工具分析下，到底是哪里占用了過(guò)多的內(nèi)存。截圖如下：
可以看到內(nèi)存的消耗主要是調(diào)用方法[self flowerViewWithType:flowerType]創(chuàng)建UIImageView導(dǎo)致的，進(jìn)入這個(gè)方法再看看具體的內(nèi)存分配，如圖：
我們知道UIImageview的創(chuàng)建是很消耗內(nèi)存的，這一下子創(chuàng)建10w個(gè)，內(nèi)存占用可想而知。
那怎么解決呢？
分析知道，屏幕上的10W朵小花只有6種樣式，只是在屏幕顯示的位置不同。那能不能只創(chuàng)建6個(gè)UIImageview顯示小花，然后重復(fù)利用這些UIImageView呢？
答案是肯定的，這就需要用到我們要講的設(shè)計(jì)模式：享元模式。下面具體看看
定義
運(yùn)用共享技術(shù)有效地支持大量細(xì)粒度的對(duì)象。
分析下上面的需求，我們需要?jiǎng)?chuàng)建10w個(gè)uiimageview來(lái)顯示小花，其實(shí)這些小花樣式大多都是重復(fù)的，只是位置不同，造成了內(nèi)存浪費(fèi)，解決方案就是緩存這些細(xì)粒度對(duì)象，讓他們之創(chuàng)建一次，后續(xù)要使用直接從緩存中取就可以了。
但是要注意不是任何對(duì)象都可以緩存的，因?yàn)榫彺娴氖菍?duì)象的實(shí)例，實(shí)例存放的是屬性，如果這些屬性不斷改變，那么緩存中的數(shù)據(jù)也必須跟著改變，那緩存就沒(méi)有意義了。
所以我們需要把一個(gè)對(duì)象分為兩個(gè)部分：不變和改變的部分。把不變的部分緩存起來(lái)，我們稱之為內(nèi)部狀態(tài)，把改變的部分作為外部狀態(tài)對(duì)外暴露，讓外界去改變。對(duì)應(yīng)到上面的程序，屏幕上顯示的小花，圖片本身是固定不變的（只有6種樣式，其他都是重復(fù)），我們可以把它作為內(nèi)部狀態(tài)分離出來(lái)共享，我們稱之為享元。而改變的是顯示的位置，我們可以把它作為外部狀態(tài)讓外界去改變，在需要的時(shí)候傳遞給享元使用。
UML結(jié)構(gòu)如及說(shuō)明
為了方便讓外界獲取享元，一般采用享元工廠來(lái)管理享元對(duì)象，今天我們只討論共享享元，不共享實(shí)用意義不大，暫不做討論。
要使用享元模式來(lái)實(shí)現(xiàn)上面的程序，關(guān)鍵之處就是分離出享元和外部狀態(tài)，享元就是6種UIImagview，外部狀態(tài)10W朵小花的位置。來(lái)看看具體的實(shí)現(xiàn)吧。
代碼實(shí)現(xiàn)
1、創(chuàng)建享元
我們需要分離出不變的部分作為享元，也就是6種UIImageview，所以我們自定義一個(gè)flowerView繼承自系統(tǒng)的UIImageview，然后重寫UIImageview的-- (void) drawRect:(CGRect)rect方法，把參數(shù)rect作為外部狀態(tài)對(duì)外暴露，讓外界傳入uiimageviwe的frame來(lái)繪制圖像。
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <UIKit/UIKit.h>
@interface FlowerView : UIImageView
{
}
- (void) drawRect:(CGRect)rect;
@end
==================
#import "FlowerView.h"
#import <UIKit/UIKit.h>
@implementation FlowerView
- (void) drawRect:(CGRect)rect
{
[self.image drawInRect:rect];
}
@end
2、 創(chuàng)建享元工廠
#import <Foundation/Foundation.h>
#import <UIKit/UIKit.h>
typedef enum
{
kAnemone,
kCosmos,
kGerberas,
kHollyhock,
kJasmine,
kZinnia,
kTotalNumberOfFlowerTypes
} FlowerType;
@interface FlowerFactory : NSObject
{
@private
NSMutableDictionary *flowerPool_;
}
- (UIImageView *) flowerViewWithType:(FlowerType)type;
@end
======================
#import "FlowerFactory.h"
#import "FlowerView.h"
@implementation FlowerFactory
- (UIImageView *)flowerViewWithType:(FlowerType)type
{
if (flowerPool_ == nil)
{
flowerPool_ = [[NSMutableDictionary alloc]
initWithCapacity:kTotalNumberOfFlowerTypes];
}
UIImageView *flowerView = [flowerPool_ objectForKey:[NSNumber
numberWithInt:type]];
if (flowerView == nil)
{
UIImage *flowerImage;
switch (type)
{
case kAnemone:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"anemone.png"];
break;
case kCosmos:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"cosmos.png"];
break;
case kGerberas:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"gerberas.png"];
break;
case kHollyhock:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"hollyhock.png"];
break;
case kJasmine:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"jasmine.png"];
break;
case kZinnia:
flowerImage = [UIImage imageNamed:@"zinnia.png"];
break;
default:
break;
}
flowerView = [[FlowerView alloc]
initWithImage:flowerImage];
[flowerPool_ setObject:flowerView
forKey:[NSNumber numberWithInt:type]];
}
return flowerView;
}
@end
3、分離享元和外部狀態(tài)
我們通過(guò)享元工廠隨機(jī)取出一個(gè)享元，然后給它一個(gè)隨機(jī)位置，存入字典。循環(huán)創(chuàng)建10w個(gè)對(duì)象，存入數(shù)組
#import "ViewController.h"
#import "FlowerFactory.h"
#import "FlyweightView.h"
#import <objc/runtime.h>
#import <malloc/malloc.h>
@interface ViewController ()
@end
@implementation ViewController
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
// 使用享元模式
FlowerFactory *factory = [[FlowerFactory alloc] init];
NSMutableArray *flowerList = [[NSMutableArray alloc]
initWithCapacity:500];
for (int i = 0; i < 10000; ++i)
{
@autoreleasepool {
FlowerType flowerType = arc4random() % kTotalNumberOfFlowerTypes;
//重復(fù)利用對(duì)象
UIImageView *flowerView = [factory flowerViewWithType:flowerType];
CGRect screenBounds = [[UIScreen mainScreen] bounds];
CGFloat x = (arc4random() % (NSInteger)screenBounds.size.width);
CGFloat y = (arc4random() % (NSInteger)screenBounds.size.height);
NSInteger minSize = 10;
NSInteger maxSize = 50;
CGFloat size = (arc4random() % (maxSize - minSize + 1)) + minSize;
CGRect area = CGRectMake(x, y, size, size);
//新建對(duì)象
NSValue *key = [NSValue valueWithCGRect:area];
//新建對(duì)象
NSDictionary *dic = [NSDictionary dictionaryWithObject:flowerView forKey:key];
[flowerList addObject:dic];
}
}
FlyweightView *view = [[FlyweightView alloc]initWithFrame:self.view.bounds];
view.flowerList = flowerList;
self.view = view;
}
@end
4、自定義UIView，顯示享元對(duì)象
取出享元對(duì)象，然后傳入外部狀態(tài)：位置，開(kāi)始繪制UIImageview
#import <UIKit/UIKit.h>
@interface FlyweightView : UIView
@property (nonatomic, retain) NSArray *flowerList;
@end
==================
#import "FlyweightView.h"
#import "FlowerView.h"
@implementation FlyweightView
extern NSString *FlowerObjectKey, *FlowerLocationKey;
- (void)drawRect:(CGRect)rect
{
for (NSDictionary *dic in self.flowerList)
{
NSValue *key = (NSValue *)[dic allKeys][0];
FlowerView *flowerView = (FlowerView *)[dic allValues][0];
CGRect area = [key CGRectValue];
[flowerView drawRect:area];
}
}
@end
5、測(cè)試
運(yùn)行，再次查看app內(nèi)存占用
看，只有44M，原來(lái)的三分之一都不到，大家可以自己試試，如果小花的數(shù)目再增加一倍，使用享元模式增加的內(nèi)存才二十兆，但是如果使用我們文章開(kāi)頭的方法，內(nèi)存幾乎是暴增2倍。現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到享元模式的威力了吧。
我們?cè)賮?lái)看看此時(shí)的內(nèi)存分配
注意上圖中的UIImageview的flowerView內(nèi)存占用才457KB，我們進(jìn)入創(chuàng)建UIImageview的工廠方法看看具體的內(nèi)存分配
而且不管小花的數(shù)量增加多少，創(chuàng)建UIImageview的消耗內(nèi)存都是這么多，不會(huì)增加太多，因?yàn)槲覀冎粍?chuàng)建了6個(gè)UIImageview，而不是之前的幾十萬(wàn)個(gè)。
對(duì)比此處的兩張截圖和文字開(kāi)頭的兩種截圖，可以看到差別。
問(wèn)題
大家一看到這里，享元模式太節(jié)省內(nèi)存了，以后只要是需要?jiǎng)?chuàng)建多個(gè)相似的對(duì)象，都可以使用享元模式了。其實(shí)不然，我們來(lái)看看，我們分別使用兩種方式創(chuàng)建100、1000、5000、10000個(gè)小花，然后看看內(nèi)存消耗。你會(huì)發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)創(chuàng)建的小花數(shù)目達(dá)到10000左右，享元模式的內(nèi)存消耗才比普通模式的內(nèi)存消耗少，其他三種情況，普通模式的內(nèi)存消耗竟然比享元模式的內(nèi)存消耗更低。
這是為什么呢？
我們?cè)侔堰@段代碼拿出來(lái)看看
FlowerType flowerType = arc4random() % kTotalNumberOfFlowerTypes;
//1、重復(fù)利用對(duì)象
UIImageView *flowerView = [factory flowerViewWithType:flowerType];
CGRect screenBounds = [[UIScreen mainScreen] bounds];
CGFloat x = (arc4random() % (NSInteger)screenBounds.size.width);
CGFloat y = (arc4random() % (NSInteger)screenBounds.size.height);
NSInteger minSize = 10;
NSInteger maxSize = 50;
CGFloat size = (arc4random() % (maxSize - minSize + 1)) + minSize;
CGRect area = CGRectMake(x, y, size, size);
//2、新建對(duì)象
NSValue *key = [NSValue valueWithCGRect:area];
//3、新建對(duì)象
NSDictionary *dic = [NSDictionary dictionaryWithObject:flowerView forKey:key];
[flowerList addObject:dic];
可以發(fā)現(xiàn)我們?yōu)榱舜鎯?chǔ)外部狀態(tài)，在2、3兩步我們一共創(chuàng)建了兩個(gè)新對(duì)象，這都是需要消耗內(nèi)存的。
假設(shè)創(chuàng)建了1000個(gè)小花，使用享元模式，需要?jiǎng)?chuàng)建1000個(gè)NSValue和1000個(gè)NSDictonary對(duì)象以及6個(gè)UIImageview，而使用普通模式需要?jiǎng)?chuàng)建1000個(gè)UIImageview。雖然NSValue和NSDictonary對(duì)象占用的內(nèi)存比UIImageview要小許多，但是一旦數(shù)量多起來(lái)，也是需要占用大量?jī)?nèi)存。
只有當(dāng)小花數(shù)量達(dá)到一定的數(shù)量，這個(gè)時(shí)候創(chuàng)建NSValue和NSDictonary對(duì)象占用的內(nèi)存比普通方式創(chuàng)建的UIImageview占用的內(nèi)存小的時(shí)候，享元模式才有優(yōu)勢(shì)。
分析到這里大家應(yīng)該知道，享元模式把本來(lái)的對(duì)象拆成兩個(gè)部分：享元和外部狀態(tài)。而每個(gè)享元都需要一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的外部狀態(tài)，而外部狀態(tài)也是需要?jiǎng)?chuàng)建對(duì)象去存儲(chǔ)的。所以只有當(dāng)本來(lái)的對(duì)象占用的內(nèi)存比存儲(chǔ)外部狀態(tài)的對(duì)象的占用內(nèi)存大許多的時(shí)候，享元模式才有優(yōu)勢(shì)。
而且享元模式把本來(lái)簡(jiǎn)單的創(chuàng)建使用對(duì)象，拆分為幾個(gè)類合作完成，操作更加復(fù)雜，這也是需要消耗內(nèi)存和時(shí)間的。
綜上所述，只有滿足如下三個(gè)條件，才有必要考慮使用享元模式：
- 本來(lái)的對(duì)象占用的內(nèi)存比較大，比如UIImageView
- 數(shù)量非常多(以萬(wàn)為單位)
- 每個(gè)對(duì)象都非常相似，才可以分離出享元
我翻閱大多數(shù)的書籍和網(wǎng)上文章，都只是給出了偽代碼，而沒(méi)有具體分析比較享元模式和普通模式在內(nèi)存消耗方面的優(yōu)劣，其實(shí)按照網(wǎng)上的那些代碼，享元模式消耗的內(nèi)存更多。
要找到滿足上面要求，其實(shí)非常難，特別是移動(dòng)端很少需要處理這么大量級(jí)的數(shù)據(jù)，畢竟設(shè)備能力有限。該模式在后端使用場(chǎng)景更加廣泛。
使用時(shí)機(jī)
