Flyweight (Легковаговик / Легковіс)

Повне пояснення

1. Що це і навіщо

Flyweight (приспособленец) — структурний паттерн, що зменшує кількість створюваних об’єктів шляхом спільного використання одних і тих же внутрішніх даних. Підходить, коли існує велика кількість об’єктів із однаковим внутрішнім станом, а зовнішній стан змінюється.

2. Принцип роботи / алгоритм

Паттерн розділяє стан на intrinsic (спільний, незмінний) і extrinsic (зовнішній, змінюваний). Фабрика створює/повертає об’єкт‑легковес, що містить лише intrinsic. При використанні передається extrinsic через параметри методу.

3. Реалізація (JS / TS)

1. Базова реалізація

class Tree {
  constructor(private type: string) {}
  draw(x: number, y: number) { console.log(`Draw ${this.type} at (${x},${y})`); }
}
const cache: Record<string, Tree> = {};
function getTree(type: string): Tree {
  if (!cache[type]) cache[type] = new Tree(type);
  return cache[type];
}

2. Реалістичний приклад (графічний редактор)

class Shape {
  constructor(private color: string) {}
  render(ctx: CanvasRenderingContext2D, x: number, y: number) {
    ctx.fillStyle = this.color;
    ctx.beginPath();
    ctx.arc(x, y, 5, 0, Math.PI * 2);
    ctx.fill();
  }
}
const shapeCache: Record<string, Shape> = {};
function getShape(color: string): Shape {
  if (!shapeCache[color]) shapeCache[color] = new Shape(color);
  return shapeCache[color];
}
// usage: shapes.forEach(s => getShape(s.color).render(ctx, s.x, s.y));

3. Спрощений для новачка (список символів)

class Char {
  constructor(private char: string) {}
  print() { process.stdout.write(this.char); }
}
const charCache: Record<string, Char> = {};
function getChar(c: string): Char {
  if (!charCache[c]) charCache[c] = new Char(c);
  return charCache[c];
}

4. Тестування (Jest або Vitest)

import { getTree } from './flyweight';

test('reuse same tree instance', () => {
  const t1 = getTree('oak');
  const t2 = getTree('oak');
  expect(t1).toBe(t2);
});

5. Проблеми та edge cases

1. Неправильне розділення стану – якщо extrinsic помилково ставиться в intrinsic, об’єкти стають некоректними.
2. Зайва абстракція – створення фабрики для міні-об’єктів, що не потребують кешу.
3. Cyclical dependencies – фабрика і об’єкт залежать один від одного, що ускладнює тестування.
4. Плутанина з Prototype – об’єкти, що копіюються, а не спільно використовуються.
5. Performance‑пастка – надмірна кількість об’єктів у кеші, що не очищується, збільшує пам’ять.

6. Оптимізація та продуктивність

Кешування зменшує кількість конструкторів, що економить CPU і пам’ять. Однак якщо кеш не очищується, він може стати «memory leak». Використання слабких посилань (WeakMap) допомагає уникнути зайвих об’єктів.

7. Без JS / архітектурні альтернативи

У веб‑інтерфейсі можна досягти подібної ефективності через CSS клас (intrinsic) і data‑атрибути (extrinsic). У бекенді – через singleton‑сервіси або object pooling.

8. Cheatsheet + follow‑up

• Cheatsheet: Фабрика → кеш → getInstance(type) → об’єкт з intrinsic. Передайте extrinsic у метод.
• Interview Q1: Як розділити intrinsic і extrinsic?
• Interview Q2: Які ризики пов’язані з кешуванням у Flyweight?