设计模式 ─── 性能与对象访问

性能与对象访问,顾名思义就是提高性能和提供对象访问。
涉及到性能与对象访问的有以下两种设计模式:
① 享元(通过共享资源)
② 代理(通过把操作推迟给代理对象来提高性能并提供对象访问)

一. 享元

在面向对象的设计中,利用公共对象不仅能节省资源还能提高性能。比如,某个人物需要一个类的一百万个实例,但我们可以把这个类的一个实例让大家共享,而把某些独特的信息放在外部,节省的资源可能相当可观。共享的对象只提供某些内在的信息,而不能用来识别对象。
实现共享模式需要两个关键组件,通常是可共享的享元对象和保存它们的池。某种中央对象(管理器,或者叫工厂,它维护池中的享元单元,通过工厂方法返回享元对象)维护这个池。某些对象的独特状态(外在状态)可以拿到外部
,在别处管理,其余部分被共享,这样我们只需要一个共同的实例,从而节省内存,提高性能。

Flyweight是两个具体享元类ConcreteFlyweight1和ConcreteFlyweight2的父接口(基类或协议)。每个ConcreteFlyweight类维护不能用于识别对象的内在状态intrinsicState(不变的属性)。Flyweight声明了operation:extrinsicState,由这两个ConcreteFlyweight类实现。intrinsicState是享元对象中可被共享的部分,而extrinsicState补充缺少的信息,让享元对象唯一。客户端向operation:extrinsicState消息提供extrinsicState,让享元对象使用extrinsicState中的独一无二的信息完成其任务。

享元模式.png

在Cocoa Touch框架中,我们常用的UITableViewCell就是使用享元模式,我们从缓存池中拿出Cell,赋值展示所需的模型,其中赋值给Cell的模型就是extrinsicState,intrinsicState是它固定的属性,比如ImageView,Label。所以说,分享相同的资源以执行任务,可能比使用个人的资源完成同样的事情更加高效。(分享是人类的美德啊)

在以下情况,需要考虑享元模式:(其实,下面都是考虑能不能共用一个实例。看能不能把不同点抽出,共同点放在一个实例共用)

  • 应用程序使用很多对象。
  • 在内存中保存对象会影响内存性能。
  • 对象的多数特有状态(外在状态)可以放在外部而轻量化。
  • 移除外在状态后,可以用较少的共享对象替代原来的那组对象。
    -应用程序不依赖对象标识,因为共享对象不能提供唯一的标识。

二. 代理

有的人常把委托认为是代理模式,其实不然。代理可以认为是代理人(或者认为是经纪人),有人需要洽谈合作时,先找经纪人,而不是直接找明星,重要合作时才会通过经纪人找到明星。代理的一个常见用处是作为一个轻量的替身对象,它允许客户端先访问某些廉价的信息或功能,直到值得或需要使用“真货”时,代理才会去为客户端准备真正的、高价的资源(就像某些收费软件提供免费试用期一样)。
代理通常是一种替代或者占位,它控制对另一些对象的访问,而这些对象可能是远程对象,创建开销较大的对象,或者是对安全性有要求的对象。有以下几种代理:
远程代理:为位于不同地址空间或网络上的对象提供本地代表。
虚拟代理:根据需要创建重型对象。
保护代理:根据各种访问权限控制对原对象的访问。
智能引用代理:通过对真正对象的引用进行计数管理内存,也用于锁定真正对象,让其他对象不能对其进行修改。

代理模式的思想是使用一个基本跟实体对象行为相同的代理。客户端可以“透明地”使用代理,即不必知悉所面对的只是一个代理而不是实体对象。当客户端请求某些创建的开销较大的功能时,代理把请求转发给实体对象,准备好请求的功能并返回给客户端。
如下图,当客户端想Proxy对象发送request消息时,Proxy对象会把这个消息转发给Proxy对象之中的RealSubject对象,RealSubject会实施实际的操作间接满足客户端的请求。

代理模式.png

举个例子🌰:在iOS编程之道中,用虚拟代理(根据需要创建重型对象)懒加载图像。一个列表展示多张图片,当图片缓存在磁盘时,应该先显示占位符,再通过后台线程去获取图片展示。当你使用代理模式时,就将这些操作封装在代理类中。

占位图代理的应用.png

在Cococa Touch框架中,也经常使用NSProxy来实现代理模式,NSProxy作为占位或替代对象,也可以实现多继承的效果。iOS代理模式的一个常见例子是邮件应用,邮件消息中收到的附件只会显示一些基本信息,比如文件名和大小。当用户点击占位图像,开始加载附件的内容时,图标会替换为一个小进度视图,表示实际加载进度。如果用户不点击占位图标,附件就永远不会加载。这不仅节省了忘了资源,也节省了内存和邮件应用运行时的等待时间。
在iOS开发中,总是要关注内存的使用量,所以出于性能考虑,推荐懒加载技术。通过使用代理模式,对开销大的数据实施懒加载,如文件系统中的大图像文件或通过低速网络从服务器下载的大型数据。如果大开销的对象在收到请求之前不需要加载,则可通过虚拟代理向客户端提供某些轻量的信息。(就是懒加载或轻量加载)

至于代理所在的应用场景,就是上面所说的四种代理:远程代理,虚拟代理,保护代理,智能引用代理,这边要根据具体需求去选择。

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