程序员羽化之路--假如需要一百万个对象

 ### 设计背景 每个平台都会有用户这种基础数据的设计，作为最基础的用户，每个用户都有很多属性，比如性别，姓名，手机号等，每个用户还可以有类似经验值这样的荣誉系统，根据不同的经验值来对应不同的等级，不同的等级对应不同的荣誉UI，比如一级用户可能只显示一个星星，二级用户显示两颗星星，以此类推，类似于QQ等级的星星月亮太阳，这样的荣誉系统随着平台的不断壮大，可能会衍生出很多类型。那么问题来了，用户登录的时候就需要初始化用户的这些荣誉值，以星星数为例，类似于以下代码 ``` public class Star { //等级 public int Level{get ;set ;} //对应的星星数目 public int StarNumber{get ;set ;} //对应的星星颜色 public int Color{get ;set ;} ... 其他属性 } //用户信息 public class User{ public Star StarInfo{get ;set ;} //...用户的其他属性 } //初始化用户信息 User u=new User(){ StarInfo=new Star(){ Level=1, StarNumber=1,Color=1}}; ``` 每一个登录用户都会初始化一个Star属性来表示当前用户的Star信息，当有100万用户甚至更多用户同时在线的时候，内存中就实例化了同样数量的Star对象，以及其他类似的属性对象。这么多重复的对象难道不能优化吗？当然不是！！ ### 问题分析 一个业务出现问题，首先要分析问题的所在。根据以上所说，问题的根本在于产生了大量的对象，首先每个用户对象都有自己独特的状态，这个基本上不可能分解优化，但是类似Star这样的属性就有优化途径了，这些荣誉属性一个最大的共同点就是不可变，换句话说，等级1的用户对应的Star信息是永远不会变的，永远是level=1，starnumber=1，color=1 等。基于这个不变性，我们可以把这个Star抽离出来，供所有等级1的用户使用，假设原来有10万等级1的用户，原来需要10万个对象，现在只需要一个对象，这可是天壤之别。 ### 解决问题 基于以上问题分析，我们需要做的是把对象重复使用，只要是对象重复问题，基本上可以利用一个对象出口来解决问题，类似于以下的对象初始化工厂，但是要注意线程安全问题，因为同时请求并初始化对象的线程会有多个。 ``` public class UserStarFac { static object objLock = new object(); static Dictionary UserStarMap = new Dictionary(); public static Star GetUserStar(int level) { //利用锁来防止实例化多次，当然这里可以优化 lock (objLock) { Star info = null; ; if(!UserStarMap.TryGetValue(level, out info)) { info = new Star() { Color = 1, Level = 1, StarNumber = 1 }; UserStarMap.Add(level,info); } return info; } } } ``` 编写简单测试程序 ``` static void Main(string[] args) { int i = 0; List userList = new List(); while (i < 100000) { // userList.Add(new User() { StarInfo=new Star() { Color=1, Level=1, StarNumber=1} }); userList.Add(new User() { StarInfo= UserStarFac .GetUserStar(1)}); i++; } Console.WriteLine("初始化完成"); Console.Read(); } ``` 内存的测试结果： >不执行任何程序：占用内存：2.8 M >无优化初始化10万对象：占用内存：11 M >优化之后初始化10万对象：占用内存：7 M 居然一个小小的优化就减少了4M内存，不要小看这小小的4M，你要看的是比例，居然减少了将近 50%，真实业务中，可以进行这种优化的地方数不胜数，不知道你是否在乎呢？ 这种大量重复对象的问题尤其是在游戏编程中经常存在，比如五子棋游戏，棋子的初始化，一个游戏大厅存在成千上百万对局，如果每个局中的棋子都初始化一个对象，那内存使用是相当可怕的，这种需要把通用的对象属性，不变的对象属性抽离出来，做共享是有必要的。 >据说这种优化有一个学名：享元模式，没有必要记住名字，但需要记住原理和场景，必须要提一句：注意不变的对象才可以哦