设计模式:享元模式(FlyWeight)

享元模式是一种用于减少内存消耗的软件设计模式,通过共享大量相似对象的内部状态来提升性能。在实现中,需要注意区分内部状态(可共享,不随环境变化)和外部状态(不可共享,随环境变化)。经典案例如围棋游戏,棋子的颜色和形状为内部状态,可共享;位置为外部状态,不可共享。享元工厂负责创建和管理享元对象,享元池则保存所有享元对象。该模式适用于存在大量重复对象的场景。

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什么是享元模式

享元模式是指使用共享物件,用来尽可能减少内存使用量以及分享资讯给尽可能多的相似物件;它适合用于只是因重复而导致使用无法令人接受的大量内存的大量物件。通过享元模式,我们可以减少创建对象的数量,以减少内存占用和提高性能

实现享元模式需注意

享元模式是以共享的方式高效地支持大量细粒度对象(比如多次出现的匿名类或者函数式接口实现类)的重用。

享元模式能够做到共享的关键在于实现了状态的区分。

关于内部状态和外部状态

内部状态:可以共享,不会随环境变化而变化。
外部状态:不可以共享,会随环境变化而变化。

必须知道的术语

享元工厂(FlyWeightFactory):

创建并管理享元对象,享元池一般设计成键值对。

享元池:

保存所有细粒度对象的map集合

抽象享元类(FlyWeight):

通常是一个接口或抽象类,声明公共方法,这些方法可以向外界提供对象的内部状态,设置外部状态 。

具体享元类(ConcreteFlyWeight):

为内部状态提供成员变量进行存储。

非共享享元类(UnsharedConcreteFlyWeight)

不能被共享的子类可以设计成非共享享元类。

经典案例:下棋游戏(围棋)

围棋的棋子具有颜色,形状,大小

内容概要:该研究通过在黑龙江省某示范村进行24小时实地测试,比较了燃煤炉具与自动/手动进料生物质炉具的污染物排放特征。结果显示,生物质炉具相比燃煤炉具显著降低了PM2.5、CO和SO2的排放(自动进料分别降低41.2%、54.3%、40.0%;手动进料降低35.3%、22.1%、20.0%),但NOx排放未降低甚至有所增加。研究还发现,经济性和便利性是影响生物质炉具推广的重要因素。该研究不仅提供了实际排放数据支持,还通过Python代码详细复现了排放特征比较、减排效果计算和结果可视化,进一步探讨了燃料性质、动态排放特征、碳平衡计算以及政策建议。 适合人群:从事环境科学研究的学者、政府环保部门工作人员、能源政策制定者、关注农村能源转型的社会人士。 使用场景及目标:①评估生物质炉具在农村地区的推广潜力;②为政策制定者提供科学依据,优化补贴政策;③帮助研究人员深入了解生物质炉具的排放特征和技术改进方向;④为企业研发更高效的生物质炉具提供参考。 其他说明:该研究通过大量数据分析和模拟,揭示了生物质炉具在实际应用中的优点和挑战,特别是NOx排放增加的问题。研究还提出了多项具体的技术改进方向和政策建议,如优化进料方式、提高热效率、建设本地颗粒厂等,为生物质炉具的广泛推广提供了可行路径。此外,研究还开发了一个智能政策建议生成系统,可以根据不同地区的特征定制化生成政策建议,为农村能源转型提供了有力支持。
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