Паттерн в программировании что это такое: Зачем нужны паттерны ООП? / Хабр

Электронная книга о паттернах и принципах проектирования. Доступна в PDF/EPUB/MOBI. Включает в себя архив с примерами на 9 языках программирования.

Паттерны проектирования (Head First Design Patterns)

Особенности книги

1. Наглядность
2. Разговорный стиль изложения
3. Большое количество иллюстраций
4. Активное участие читателя
5. Обращение к эмоциям
6. Привлечение внимания читателя

Основная тема и ключевая мысль

“Краткое изложение”

2. Наблюдатель. Распространяет по объектам события, которые заинтересованы в их наступлении.
3. Декоратор. Другой взгляд на наследование в Java и наделение классов Java новыми возможностями без модификации кода.
4. Фабрика. Паттерн спасает код от нежелательных зависимостей.
5. Одиночка. Также известный как Singleton, позволяет создавать единственный на всю программу объект класса.
6. Команда. Паттерн позволяет удобно инкапсулировать вызов метода, расширяя возможности.
7. Адаптер и Фасад. Решение проблемы несовместимости интерфейсов, а также упаковка объектов для упрощения их интерфейса.
8. Шаблонный метод. Инкапсулирование алгоритмических блоков, позволяющее субклассам в любой момент связываться с нужным алгоритмом обработки.
9. Итератор и Компоновщик. Паттерн предоставляет удобный инструмент перебора коллекций вне зависимости от их типа. Дополнительно в главе дается порция информации о суперколлекциях.
10. Состояние. Объекты наделяются способностью управлять своим поведением через изменение внутреннего состояния.
11. Заместитель. Очень удобный паттерн для управления доступом к объекту.

Достоинства и недостатки

Дополнительные книги по паттернам проектирования

1. Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования (Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж.).

   Это более серьезное издание, справочник паттернов, очень уважаемая книга от “Банды четырех”. Многие называют ее библией ОО-проектирования.

   В сети мнения разработчиков делятся на 3 лагеря:

   • одни утверждают, что книга устарела, и из-за стиля изложения читать ее невозможно
   • другие рекомендуют использовать книгу исключительно как справочник по паттернам, не более
   • третьи говорят, что книга — святой грааль паттернов проектирования, и ее должен прочесть каждый, кто хочет однажды стать Senior Java Developer
   Я приверженец второй группы: считаю, что книга действительно достойная, но читать ее для развития, а не с целью поиска какой-либо информации, очень сложно.

   Важно: примеры в книге написаны на С++.

2. Java EE. Паттерны проектирования для профессионалов (Мурат Йенер, Алекс Фидом).

   Эта книга посвящена проектированию Enterprise-приложений: в ней рассматривается множество примеров реальных прикладных задач.

3. Шаблоны проектирования в Java (Гранд М.).

   В книге красочно демонстрируется, как применение шаблонов экономит время разработчиков, приведен обзор языка UML и описано 47 шаблонов проектирования.

Паттерны проектирования на JavaRush

1. Общая статья на тему паттернов с категориями, примерами, все как мы любим.

2. Две статьи по паттернам: часть 1 обзорная и более подробная часть 2.

3. Паттерны проектирования на примере шаблона Singleton.

4. Статьи про паттерн “Стратегия” и “Адаптер”.

5. Понятие паттернов проектирования связано с UML-диаграммами, эта статья поможет разобраться что это такое.

Pythonicway — Паттерны проектирования в Python

Паттерны проектирования это готовые эффективные решения для задач, которые часто встречаются в практике программиста. Это шаблон решения, по которому вы сможете решить возникшую проблему, внеся небольшие частные изменения в существующий паттерн.

Например, если мы производим автомобили, нам незачем каждый раз изобретать колесо или топливную систему, достаточно посмотреть, как они реализованы в других автомобилях и адаптивать их под свои нужды. Шаблоны проектирования не зависят от языка программирования, соответственно любой из них может быть реализован не только в Python, но и в любом другом языке программирования.

Обычно выделяют следующие группы шаблонов проектирования:

Порождающие шаблоны проектирования связаны с механизмом создания новых объектов. Они призваны обеспечить ситуативную гибкость при создании объекта. Возвращаясь к примеру с машинами, сделать так, чтобы нам не нужно было строить новый завод каждый раз, когда мы хотим выпустить новую модель, вместо этого мы слегка видоизменим уже существующие процессы.
К порождающим шаблонам относятся.

Абстрактная фабрика	Abstract Factory	Позволяет создавать семейства взаимосвязанных или взаимозависимых объектов, без указания их конкретных классов.
Строитель	Builder	Интерфейс для пошагового создания сложных объектов.
Фабричный метод	Factory Method	Общий интерфейс для создания объектов в суперклассе, позволяющий подклассам определять тип создаваемого объекта.
Объектный пул	Object Pool	Позволяет использовать уже созданный объект вместо создания нового, в ситуации, когда создание нового объекта требует большого количества ресурсов.
Прототип	Prototype	Позволяет копировать объекты без необходимости учитывать особенности их реализации.
Одиночка	Singleton	Гарантирует, что у класса есть только один экземпляр и предоставляет глобальную точку доступа к нему.
Отложенная инициализация	Lazy initialization	Создание объекта, непосредственно перед его использованием.
Мультитон	Multiton	Шаблон позволяющий создавать несколько одиночек (Singleton), доступ и управление которыми производится через ассоциативную таблицу, например словарь.

Структурные шаблоны проектирования определяют метод сборки объектов и классов в более сложные структуры, сохраняя при этом гибкость и эффективность. Для машины это будут перечень деталей, схемы и порядок сборки автомобиля.
К структурным шаблонам относятся.

Адаптер	Adapter	Создание объекта-посредника, который позволит взаимодействовать двум несовместимым объектам.
Мост	Bridge	Разделяет класс на отдельные части: внешнюю абстракцию и внутреннюю реализацию.
Компоновщик	Composite	Идея состоит в том, что группа объектов (контейнер) и сам объект (содержимое контейнера) обладают тем же набором свойств, что позволяет работать с группой как с целым объектом.
Декоратор	Decorator	Добавляет, убирает или изменяет поведение декорированного объекта.
Фасад	Facade	Обертка сложной системы, модуля, пакета в простой интерфейс.
Приспособленец	Flyweight	Использование совместных ресурсов для похожих объектов, вместо выделения ресурсов для каждого объекта по отдельности.
Прокси	Proxy	Создание объекта-подложки для реального объекта, чтобы контролировать обращения к нему, изменять или перенаправлять их.

Поведенческие шаблоны определяют взаимодействие между классами и объектами, их обязанностями и алгоритмы поведения. На автозаводе это будут логистика и распределение обязанностей, построение коммуникации между разными департаментами и отделами.
К поведенческим шаблонам относят.

Цепочка обязанностей	Chain of responsibility	Последовательная передача запросов по списку объектов, которые эти запросы обрабатывают и/или передают дальше по цепочке.
Итератор	Iterator	Позволяет последовательно получать объекты из контейнера, не раскрывая особенности реализации контейнера. В Python доступен на встроенном уровне.
Команда	Command	Добавляет слой абстракции между действием и объектом, который это действие вызывает, например, кнопка и действие, которое выполняется при нажатии на эту кнопку.
Посредник	Mediator	Создание такой структуры, в которой объекты не общаются друг с другом, а используют для этого объект-посредник.
Хранитель	Memento	Сохраняет состояние объекта на определенный момент для того, чтобы при необходимости к нему можно было вернуться.
Null Object	Null Object	Объект который может использоваться в случае отсутствия нужного объекта или объект по умолчанию.
Наблюдатель	Observer	Объект «наблюдающий» за состоянием других объектов, информирующий систему / пользователя про изменения состояния наблюдаемого объекта, например пуш-извещения.
Состояние	State	Позволяет изменять поведение объекта в зависимости от его состояния.
Стратегия	Strategy	Позволяет объединить несколько алгоритмов в группу. Порядок применения алгоритмов может изменяться, благодаря чему достигается гибкость всей системы.
Шаблонный метод	Template method	Создание базовых методов и алгоритма их применения в абстрактном родительском классе с тем, чтобы определить конкретные методы в дочерних классах.
Посетитель	Visitor	Шаблон, позволяющий выполнять операции над другими объектами, без необходимости изменять эти объекты.

Правильное применение шаблонов проектирования может в значительной мере упростить разработку программы и ее дальнейшую поддержку и расширение. В то же время, бездумное использование паттернов проектирования лишь без надобности усложнит и перегрузит созданную систему. Опыт эффективного использования того или иного шаблона приходит лишь со временем, так что не бойтесь практиковаться и эксперементировать.

Заменяет ли функциональное программирование GoF шаблоны проектирования?

Сообщение в блоге, которое вы процитировали, немного преувеличивает свои претензии. FP не устраняет необходимость в шаблонах проектирования. Термин «design patterns» просто не широко используется для описания того же самого в языках FP. Но они существуют. Функциональные языки имеют множество правил наилучшей практики вида «когда вы сталкиваетесь с проблемой X, используйте код, который выглядит как Y», что в основном и является шаблоном проектирования.

Однако верно, что большинство специфичных для OOP шаблонов проектирования в значительной степени неуместны в функциональных языках.

Я не думаю, что это должно быть особенно спорным, чтобы сказать, что шаблоны проектирования в целом существуют только для исправления недостатков в языке. И если другой язык может решить ту же проблему тривиально, этот другой язык не будет нуждаться в шаблоне дизайна для него. Пользователи этого языка могут даже не осознавать , что проблема существует, потому что, ну, это не проблема на этом языке.

Вот что говорит по этому поводу Банда четырех человек:

Выбор языка программирования важен, потому что он влияет на точку зрения человека. Наши паттерны предполагают Smalltalk/C++-level языковых особенностей, и этот выбор определяет, что может и не может быть легко реализовано. Если бы мы предполагали процедурные языки, мы могли бы включить шаблоны проектирования, называемые «Inheritance», «Encapsulation,» и «Polymorphism». Точно так же некоторые из наших шаблонов поддерживаются непосредственно менее распространенными объектно-ориентированными языками. Например, CLOS имеет несколько методов, которые уменьшают потребность в таком шаблоне, как посетитель. На самом деле, существует достаточно различий между Smalltalk и C++, чтобы означать, что некоторые шаблоны могут быть выражены легче на одном языке, чем на другом. (См., например, итератор.)

(Выше приведена цитата из Введения к книге «шаблоны проектирования», стр. 4, параграф 3)

К основным особенностям функционального программирования относятся такие функции, как первосортные значения, каррирование, неизменяемые значения и т. д. Мне не кажется очевидным, что шаблоны проектирования OO приближаются к любому из них особенности.

Что такое командный паттерн, если не аппроксимация функций первого класса? 🙂 В языке FP вы просто передадите функцию в качестве аргумента другой функции. В языке OOP вы должны обернуть функцию в класс, который вы можете создать, а затем передать этот объект другой функции. Эффект тот же, но в OOP это называется шаблоном проектирования, и он занимает гораздо больше кода. А что такое абстрактный фабричный паттерн, если не карри? Передавайте параметры функции понемногу за раз, чтобы настроить, какое значение она выплевывает, когда Вы наконец вызываете ее.

Так что да, несколько шаблонов проектирования GoF становятся избыточными в FP языках, потому что существуют более мощные и простые в использовании альтернативы.

Но, конечно, все еще существуют шаблоны проектирования, которые не решаются языками FP. Что такое FP эквивалент singleton? (Не обращая внимания на то, что синглеты, как правило, являются ужасным шаблоном для использования.)

И это тоже работает в обоих направлениях. Как я уже сказал, FP тоже имеет свои шаблоны проектирования; люди просто обычно не думают о них как о таковых.

Но вы, возможно, наткнулись на monads. Что же это такое, если не шаблон проектирования для «работы с глобальным государством»? Это проблема, которая настолько проста в языках OOP, что там не существует эквивалентного шаблона проектирования.

Нам не нужен шаблон проектирования для «инкремента статической переменной» или «чтения из этого сокета», потому что это именно то, что вы делаете .

Утверждение, что монада-это шаблон проектирования, так же абсурдно, как и утверждение, что целые числа с их обычными операциями и нулевым элементом-это шаблон проектирования. Нет, монада-это математический паттерн , а не шаблон дизайна.

В (чистых) функциональных языках побочные эффекты и изменчивое состояние невозможны, если только вы не обходите их с помощью монадного «шаблона проектирования» или любого другого метода, позволяющего сделать то же самое.

Кроме того, в функциональных языках которые поддерживают OOP (например, F# и OCaml), мне кажется очевидным, что программисты, использующие эти языки будет использовать те же шаблоны проектирования , которые доступны для всех остальных OOP язык. На самом деле, прямо сейчас я использую F# и OCaml каждый день, и их нет поразительные различия между паттернами, которые я использую в этих языках, и паттернами, которые я использую, когда пишу на них Java.

Может быть, потому, что вы все еще думаете императивно? Многие люди, имея дело с императивными языками всю свою жизнь, с трудом отказываются от этой привычки, когда они пытаются использовать функциональный язык. (Я видел несколько довольно забавных попыток в F#,, где буквально каждая функция была просто строкой операторов ‘let’, в основном как если бы вы взяли программу C и заменили все точки с запятой на ‘let’. :))

Но другая возможность может заключаться в том, что вы просто не осознаете, что вы решаете проблемы тривиально, которые потребовали бы шаблонов проектирования на языке OOP.

Когда вы используете каррирование или передаете функцию в качестве аргумента другому, остановитесь и подумайте о том, как бы вы это сделали на языке OOP.

Есть ли какая-то правда в утверждении, что функциональное программирование устраняет необходимость в шаблонах проектирования OOP?

Да. 🙂 Когда вы работаете на языке FP, вам больше не нужны OOP-специфические шаблоны проектирования. Но вам все еще нужны некоторые общие шаблоны проектирования, такие как MVC или другие не OOP специфические вещи, и вместо этого вам нужна пара новых FP-специфичных «design patterns». Все языки имеют свои недостатки, и шаблоны проектирования, как правило, то, как мы работаем вокруг них.

Во всяком случае, вам может быть интересно попробовать свои силы в «cleaner» FP языках, таких как ML (мой личный фаворит, по крайней мере, для целей обучения) или Haskell , где у вас нет костыля OOP, чтобы опираться на него, когда вы сталкиваетесь с чем-то новым.

Как и ожидалось, несколько человек возражали против моего определения шаблонов проектирования как «исправления недостатков в языке», так что вот мое оправдание:

Как уже было сказано, большинство шаблонов проектирования специфичны для одной парадигмы программирования, а иногда даже для одного конкретного языка. Часто они решают проблемы, существующие только в этой парадигме (см. monads для FP или абстрактные фабрики для OOP).

Почему абстрактный фабричный паттерн не существует в FP? Потому что проблема, которую он пытается решить, там не существует.

Итак, если в OOP языках существует проблема, которая не существует в FP языках, то ясно, что это недостаток OOP языков. Проблема может быть решена, но ваш язык этого не делает, но требует от вас кучу шаблонного кода, чтобы обойти ее. В идеале мы хотели бы, чтобы наш язык программирования волшебным образом избавил нас от всех проблем. Любая проблема, которая все еще существует, в принципе является недостатком языка. 😉

Шаблоны проектирования — Наблюдатель | by Nikita Goncharuk | Clean Code

Краткое руководство и суть паттерна.

Паттерн Наблюдатель — это один из наиболее часто используемых паттернов проектирования. Точнее говоря, он настолько распространен, что даже стандартизирован во многих языках (библиотеках) программирования. Например, в Java (устарел в Java 9), интегрирован в Python (так же, как и pip), встречается в C++ (если используем библиотеку Boost). Кроме того, Наблюдатель широко используется в качестве кастомного решения для индустрии. Чтобы оптимально использовать данный паттерн, необходимо “копнуть поглубже” и понять его особенности.

Паттерн Наблюдатель относится к поведенческим паттернам проектирования. Специфика поведенческих паттернов проектирования состоит в создании коммуникаций между классами и/или объектами. [взято с книги Design Patterns]

С чем же “едят” паттерн Наблюдатель? Это не монитор, который ходит и транслирует аналоговое телевидение (как на картинке). Цель паттерна — построить отношения со многими объектами таким образом, чтобы изменение состояния одного из них автоматически стало известным остальным и чтобы они также автоматически обновлялись. Точнее говоря, этот паттерн хочет получать информацию обо всех событиях, происходящих в системе. Следующие три шага раскроют нам полную картину.

Шаг 1 — Ключевые Слова

Ключевые слова — это секретный рецепт данной серии кратких руководств. Этот метод по-настоящему помог мне понять паттерны проектирования, прочно закрепил их в моей голове и показал их различия.

❶ Объект: Считается хранителем информации, баз данных либо бизнес-логики.

❷ Регистрация/Добавление: Наблюдатели самостоятельно регистрируются в субъекте, так как хотят получать уведомления обо всех изменениях.

❸ Событие: События объекта выполняют роль триггеров, уведомляющих всех наблюдателей.

❹ Уведомление: В зависимости от реализации, либо объект может “кидать” информацию наблюдателям, либо, если информация нужна наблюдателям, они могут “вытянуть” её из объекта.

❺ Обновление: Наблюдатели обновляют свое состояние независимо друг от друга, но их состояние может изменяться в связи с инициированным событием.

Шаг 2 — Схема

Давайте разделим этот шаблон на разные классы, чтобы немного упростить его.

· ConcreteObservers — это классы, содержащие информацию, специфичную для текущего экземпляра. Функция обновления вызывается операцией notify() объекта. Наблюдатели обновляются независимо, с учетом их текущего состояния.

· Observer — это родительский класс конкретных наблюдателей. Он содержит экземпляр объекта. Когда наблюдатель инициализируется, он добавляется к объекту.

• Класс Subject содержит список или коллекцию наблюдателей. Инициируемое событие вызывает действие, запуская функцию notify() обновления для всех наблюдателей.

Шаг 3 — Пример кода

Пример: Рассмотрим футбольный матч. За игрой наблюдают многие болельщики. Разделим их на две возрастные группы: молодые и пожилые. В зависимости от возраста и степени возбуждения, болельщики по-разному реагируют на забитый гол.
Теперь давайте используем термины, относящиеся к паттерну Наблюдатель:

• Игра — это объект, а болельщики — наблюдатели.

· Все наблюдатели добавлены к объекту и они информируются, когда их футбольная команда забивает (триггер-событие, если команда увеличивает счет).

· Наблюдатели обновляют свое поведение в соответствии с полученной информацией.

Subject
Для этого класса нам нужен доступ к списку наблюдателей. Когда наблюдатели готовы регистрироваться, они вызывают функцию attach(this), чтобы добавить самих себя в доступный список (this это экземпляр наблюдателя). Когда событие запускается, все наблюдатели независимо обновляют свое состояние после вызова notify(). В нашем примере триггер срабатывает, если футбольная команда наблюдателя забила гол.

Observer
Этот класс зависим от объекта, в котором он зарегистрирован. Когда конкретные наблюдатели инициализируются, они присоединяются к Subject. В этом примере состоянием каждого наблюдателя выступает его excitementLevel по отношению к игре.

Это Subject::notify() декларирование, и как мы уже упоминали ранее, его задача состоит в том, чтобы проинформировать всех наблюдателей об обновлении их состояния.

Конкретные Наблюдатели
Конкретные наблюдатели наследуются от класса Observer и все они должны иметь функцию обновления. В приведенном примере конкретные наблюдатели разделяются на молодежь и пожилых болельщиков. Если их степень возбуждения слишком высока, то для пожилых болельщиков растет риск наступления сердечного приступа, а молодежь склонна сесть за руль, после употребления алкоголя. Их состояние обновляется независимо. Это мы покажем далее в основной функции.

Функция Main
Конкретные наблюдатели регистрируются в экземпляре Subject самостоятельно. Их состояние отражает степень возбуждения, являющуюся вторым параметром. Когда событие инициируется — subj.setScored(true)0 — вызывается обновление Subject::notify() зарегистрированных наблюдателей. В приведенном ниже сценарии у нас есть три Наблюдателя. Первый — молодой болельщик youngObs1, может сесть за руль после употребления алкоголя. Второй — пожилой oldObs2, подвержен риску возникновения сердечного приступа. Наконец, третий — youngObs3, который так же молод, как и первый, может ни о чем не беспокоится, поскольку он не перевозбужден.

Важно отметить, что все три наблюдателя обновляются независимо друг от друга, но в зависимости от их состояния (уровень возбуждения) и возраста (молодой или пожилой).

Использование паттерна Наблюдатель дает несколько преимуществ, если понять несколько моментов, когда нужно использовать этот паттерн. [Изучение Python Design Patterns].

· Паттерн Наблюдатель предоставляет конструкцию со слабой связью между Объектом и Наблюдателем. Субъекту не нужно знать о классе ConcreteObserver. Новый Наблюдатель может быть добавлен в любое время. Нет необходимости изменять Объект при добавлении нового Наблюдателя. Наблюдатели и объекты не связаны и не зависят друг от друга, поэтому изменения в Объекте или Наблюдателе не влияют друг на друга.

◆ Возможность использовать композицию не предусмотрена, поскольку может создаваться интерфейс Наблюдателя.

◆ Если Наблюдатель используется неправильно, это может усложнить код и привести к проблемам с производительностью.

◆ Уведомления не всегда надежны, что несет риск несогласованности действий.

Спасибо за внимание!

Стоит ли использовать паттерны проектирования?

Этот вопрос задают в основном начинающие разработчики. Хотя иногда, среди вопрошающих, можно встретить и достаточно опытных коллег.

Как правило, причина его возникновения, поверхностное знакомство с паттернами либо полное его отсутствие и, как следствие, непонимание их роли в разработке программного обеспечения.

Объектно-ориентированное программирование (ООП) существует уже довольно давно. За это время был накоплен немалый опыт решения самых разнообразных задач.

Позднее этот опыт был структурирован и обобщён для задач родственных между собой. Так и появились паттерны проектирования [1, 2].

Насколько бы ни казалась «нетривиальной» та или иная задача, довольно часто в ней можно уловить моменты и приёмы, которые встречались в других проектах. Если применить соответствующий паттерн, получится оптимальное решение, проверенное опытом не одного поколения программистов.

Безусловно, никто не запрещает реализовать и «свой» способ решения. Но, на практике, это чаще всего приводит к изобретению очередного «велосипеда», который даже если и работает, то далеко не всегда оптимально и эффективно.

В частности, при «обычной» реализации часто не учитывают вопросы, связанные с будущим развитием и сопровождением проекта. В тоже время решение, основанное на паттернах легко, расширяется и сопровождается.

Однако, говоря о преимуществах паттернов необходимо упомянуть и об их недостатках, которые суть продолжение этих же достоинств.

Паттерн проектирования – это всего лишь обобщённый способ решения определённых задач. Не более. Опираясь в своей разработке на паттерны это необходимо ясно понимать.

Поэтому, нужно именно подбирать паттерн для конкретной задачи, не наоборот подгонять задачу под конкретный паттерн. И, если подходящих паттернов подобрать не удаётся, лучше всё-таки отказаться от их использования. В противном случае, пытаясь улучшить реализацию с помощью шаблонов вполне вероятно вместо пользы нанести серьёзный вред.

Также стоит проявить внимательность при реализации того или иного паттерна в соответствии с описанием.

Не всегда «классическая» реализация, которая приведена в литературе, подходит для данной ситуации и нередко приходится использовать различные вырожденные случаи паттернов.

В целом, несмотря на своё характерное название (паттерн (pattern) переводится с английского языка, как шаблон) использование паттернов проектирование, скорее творческая задача нежели шаблонная.

Использовать паттерны безусловно нужно. За долгие годы они многократно доказали свою эффективность. Но, в любом случае, применение того или иного паттерна должно быть обоснованным и адекватным. Иначе это будет реализация «паттернов ради паттернов», которая абсолютно ничем не оправдана и не несёт в себе совершенно никакой пользы.

1. Alexander et al. Pattern Language;
2. Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. Приёмы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования.

Паттернов проектирования

В программной инженерии Шаблон проектирования — это универсальное повторяемое решение часто встречающейся проблемы в разработке программного обеспечения. Шаблон проектирования — это не законченный дизайн, который можно преобразовать непосредственно в код. Это описание или шаблон решения проблемы, который можно использовать во многих различных ситуациях.

Использование шаблонов проектирования

Шаблоны проектирования могут ускорить процесс разработки, предоставляя проверенные, проверенные парадигмы разработки.Эффективный дизайн программного обеспечения требует рассмотрения проблем, которые могут не проявиться до конца реализации. Повторное использование шаблонов проектирования помогает предотвратить тонкие проблемы, которые могут вызвать серьезные проблемы, и улучшает читаемость кода для программистов и архитекторов, знакомых с шаблонами.

Часто люди понимают только, как применить определенные методы проектирования программного обеспечения к определенным проблемам. Эти методы трудно применить к более широкому кругу проблем. Шаблоны проектирования предоставляют общие решения, задокументированные в формате, не требующем специфики, привязанной к конкретной проблеме.

Кроме того, шаблоны позволяют разработчикам общаться, используя хорошо известные и понятные имена для взаимодействия с программным обеспечением. Общие шаблоны проектирования можно со временем улучшать, делая их более надежными, чем специальные конструкции.

Шаблоны проектирования для создания

Эти шаблоны проектирования предназначены для создания экземпляров классов. Этот шаблон можно далее разделить на шаблоны создания классов и шаблоны создания объектов. В то время как шаблоны создания классов эффективно используют наследование в процессе создания экземпляров, шаблоны создания объектов эффективно используют делегирование для выполнения работы.

• Абстрактная фабрика
  Создает экземпляры нескольких семейств классов
• Builder
  Отделяет построение объекта от его представления
• Заводской метод
  Создает экземпляр нескольких производных классов
• Пул объектов
  Избегайте дорогостоящего приобретения и высвобождения ресурсов за счет утилизации объектов, которые больше не используются
• Прототип
  Полностью инициализированный экземпляр для копирования или клонирования
• Singleton
  Класс, из которого может существовать только один экземпляр

Структурные шаблоны проектирования

Все эти шаблоны проектирования касаются композиции классов и объектов.Структурные шаблоны создания классов используют наследование для создания интерфейсов. Структурные шаблоны объектов определяют способы компоновки объектов для получения новых функций.

• Адаптер
  Сопоставление интерфейсов разных классов
• Мост
  отделяет интерфейс объекта от его реализации.
• Composite
  Древовидная структура простых и составных объектов.
• Decorator
  Динамическое добавление обязанностей к объектам
• Фасад
  Отдельный класс, представляющий всю подсистему
• Flyweight
  Мелкозернистый экземпляр, используемый для эффективного обмена
• Данные частного класса
  Ограничивает доступ к средствам доступа / мутаторам
• Прокси
  Объект, представляющий другой объект

Поведенческие шаблоны проектирования

Эти шаблоны проектирования связаны с коммуникацией объектов Class.Поведенческие паттерны — это те паттерны, которые наиболее конкретно связаны с общением между объектами.

• Цепочка ответственности
  Способ передачи запроса между цепочкой объектов
• Команда
  Инкапсулировать запрос команды как объект
• Интерпретатор
  Способ включения языковых элементов в программу
• Итератор
  Последовательный доступ к элементам коллекции
• Посредник
  Определяет упрощенное взаимодействие между классами
• Memento
  Захват и восстановление внутреннего состояния объекта
• Нулевой объект
  Предназначен для использования в качестве значения объекта по умолчанию.
• Observer
  Способ уведомления об изменении ряда классов
• Состояние
  Изменить поведение объекта при изменении его состояния
• Стратегия
  Инкапсулирует алгоритм внутри класса
• Шаблонный метод
  Отложить точные шаги алгоритма на подкласс
• Посетитель
  Определяет новую операцию для класса без изменений

Критика

Концепция шаблонов проектирования подвергалась критике со стороны некоторых специалистов в области информатики.

Решает неправильную задачу

Потребность в шаблонах возникает из-за использования компьютерных языков или методов с недостаточной способностью к абстракции. При идеальном факторинге концепция не должна копироваться, а должна быть просто указана. Но если на что-то делается ссылка, а не на копирование, то нет никакого «шаблона» для маркировки и каталогизации. Пол Грэм пишет в эссе Месть ботаников.

Питер Норвиг приводит аналогичный аргумент. Он демонстрирует, что 16 из 23 шаблонов в книге Design Patterns (которая в основном ориентирована на C ++) упрощены или устранены (посредством прямой языковой поддержки) в Lisp или Dylan.

Отсутствует формальная основа

Изучение шаблонов проектирования было чрезмерно спонтанным, и некоторые утверждали, что эту концепцию срочно необходимо поставить на более формальную основу. В OOPSLA 1999 , Банда четырех была (при их полном сотрудничестве) подвергнута показательному суду, в котором они были «обвинены» в многочисленных преступлениях против информатики. Они были «осуждены» ⅔ из «присяжных», присутствовавших на суде.

Приводит к неэффективным решениям

Идея шаблона проектирования — это попытка стандартизировать уже принятые передовые практики.В принципе это может показаться полезным, но на практике часто приводит к ненужному дублированию кода. Практически всегда более эффективным решением является использование хорошо продуманной реализации, а не шаблона проектирования «едва ли достаточно».

Существенно не отличается от других абстракций

Некоторые авторы утверждают, что шаблоны проектирования не отличаются существенно от других форм абстракции и что в использовании новой терминологии (заимствованной из сообщества архитекторов) для описания существующих явлений в области программирования нет необходимости.Парадигма модель-представление-контроллер рекламируется как пример «шаблона», который на несколько лет предшествует концепции «шаблонов проектирования». Некоторые также утверждают, что основным вкладом сообщества шаблонов проектирования (и книги «Банда четырех») было использование языка шаблонов Александра в качестве формы документации; практика, которая часто игнорируется в литературе.

Дополнительную информацию, схемы и примеры шаблонов проектирования вы можете найти на нашем новом партнерском ресурсе Refactoring.Гуру.

Поддержите наш бесплатный веб-сайт и получите электронную книгу!

• Подробное объяснение 22 шаблонов проектирования и 8 принципов
• 406 хорошо структурированные, легко читаемые страницы без жаргона
• 228 понятных и полезных иллюстраций и схем
• Архив с примерами кода на 4 языках
• Поддерживаются все устройства: форматы EPUB / MOBI / PDF

Узнать больше…

Действительно ли шаблоны проектирования необходимы в наше время?

Я считаю, что группа из четырех человек сама классифицирует шаблоны проектирования как

общее решение часто встречающейся проблемы *

Итак, да, шаблоны актуальны, когда возникает проблема того же типа. И это подводит нас к проблеме с термином «шаблон проектирования». Образец — это что-то узнаваемое, повторяющееся. Так что на самом деле нет схемы замыслов, есть набор проблем.

Некоторые языки программирования могут иметь собственные решения некоторых из этих проблем. В самой книге «Шаблоны проектирования» упоминается, что шаблон посетителя не имеет большого значения, если вы используете CLOS, поскольку мульти-отправка изначально поддерживается CLOS, и именно эту проблему пытается решить шаблон посетителя.

Кроме того, платформа .NET имеет встроенный механизм событий для публикации событий нескольким слушателям, что делает шаблон наблюдателя менее актуальным в этом контексте.

Переход от настольных приложений к веб-приложениям ** также меняет тип программных задач, которые мы должны решить.Многие шаблоны из книги «Шаблоны проектирования» актуальны для настольных приложений, но не в большей степени для веб-приложений. Конечно, с одностраничными приложениями эти шаблоны могут быть снова актуальны на стороне клиента.

Но шаблоны проектирования и книги, такие как «Шаблоны проектирования» или «Шаблоны архитектуры корпоративных приложений», имеют огромную ценность, когда вы начинающий программист и впервые сталкиваетесь с проблемой нового типа; поскольку меня впервые попросили реализовать функцию отмены.Если бы не книга «Шаблоны проектирования», моя реализация, вероятно, была бы чем-то вроде сохранения моментального снимка данных после каждой операции изменения состояния *** — подход, очень подверженный ошибкам и ужасно неэффективный.

Итак, да, некоторые из шаблонов со временем теряют актуальность, и когда вы становитесь опытным программистом, вы меньше о них думаете. Но для новичка они ценны, если вы помните, что они являются средством решения проблемы, а не поиском возможности использовать как можно больше.

* цитата может быть неточной на 100%, так как она взята из памяти

** по моему опыту, предприятия очень часто выбирают механизмы веб-доставки для внутренних бизнес-приложений.

*** после изучения функционального программирования и функциональных структур данных, тогда, возможно, я бы решил это сегодня именно так.

Понимание шаблонов проектирования программного обеспечения | Opensource.com

Если вы программист или студент, изучающий информатику или аналогичную дисциплину, рано или поздно вы столкнетесь с термином «шаблон проектирования программного обеспечения».«Согласно Википедии, » шаблон проектирования программного обеспечения — это общее, многоразовое решение часто встречающейся проблемы в данном контексте в разработке программного обеспечения ». Вот мое определение: когда вы работали над проектом кодирования для какое-то время вы часто начинаете думать: «А, это кажется лишним. Интересно, могу ли я изменить код, чтобы он был более гибким и принимал изменения? »Итак, вы начинаете думать о том, как отделить то, что остается неизменным, от того, что нужно часто менять.

Шаблон проектирования — это способ упростить изменение кода, разделив часть, которая остается неизменной, и часть, которая требует постоянных изменений.

Неудивительно, что все, кто работал над программным проектом, вероятно, думали так же. Особенно для любого отраслевого проекта, где обычно работают десятки или даже сотни разработчиков; процесс совместной работы предполагает, что должны быть некоторые стандарты и правила, чтобы сделать код более элегантным и адаптируемым к изменениям.Вот почему у нас есть инструменты объектно-ориентированного программирования (ООП) и программные фреймворки. Шаблон проектирования чем-то похож на ООП, но он идет дальше, рассматривая изменения как часть естественного процесса разработки. По сути, шаблон проектирования использует некоторые идеи ООП, такие как абстракции и интерфейсы, но фокусируется на процессе изменений.

Когда вы начинаете работать над проектом, вы часто слышите термин , рефакторинг , что означает , чтобы изменить код, чтобы сделать его более элегантным и пригодным для повторного использования; — вот где сияет образец дизайна.Всякий раз, когда вы работаете над существующим кодом (созданным кем-то другим или вашим прошлым), знание шаблонов проектирования поможет вам начать видеть вещи по-другому — вы обнаружите проблемы и способы улучшить код.

Существует множество шаблонов проектирования, но три популярных из них, которые я представлю в этой вводной статье, — это одноэлементный шаблон, заводской шаблон и шаблон наблюдателя.

Как следовать этому руководству

Я хочу, чтобы это руководство было максимально простым для понимания каждым, будь вы опытным программистом или новичком в программировании.Концепцию шаблона дизайна не совсем легко понять, и сокращение кривой обучения, когда вы начинаете путешествие, всегда является главным приоритетом. Поэтому в дополнение к этой статье с диаграммами и фрагментами кода я также создал репозиторий GitHub, который вы можете клонировать и запускать, чтобы самостоятельно реализовать три шаблона проектирования. Вы также можете следить за следующим видео на YouTube, которое я создал.

Предварительные требования

Если вы просто хотите получить представление о шаблонах проектирования в целом, вам не нужно клонировать образец проекта или устанавливать какие-либо инструменты. Однако для запуска примера кода вам необходимо установить следующее:

• Java Development Kit (JDK): Я настоятельно рекомендую OpenJDK.
• Apache Maven: Пример проекта построен с использованием Apache Maven; К счастью, многие IDE поставляются с установленным Maven.
• Интерактивный редактор разработки (IDE): Я использую IntelliJ Community Edition, но вы можете использовать Eclipse IDE или любую другую Java IDE по вашему выбору
• Git: Если вы хотите клонировать проект, вам понадобится клиент Git.

Чтобы клонировать проект и следовать указаниям, выполните следующую команду после установки Git:

  git clone https://github.com/bryantson/OpensourceDotComDemos.git  

Затем в вашей любимой среде IDE вы можете импортировать код из репозитория TopDesignPatterns как проект Apache Maven.

Я использую Java, но вы можете реализовать шаблон проектирования, используя любой язык программирования, поддерживающий принцип абстракции.

Шаблон Singleton: избегайте создания объекта каждый раз

Шаблон singleton — очень популярный шаблон проектирования, который также относительно прост в реализации, поскольку вам нужен только один класс.Однако многие разработчики спорят о том, опережают ли преимущества одноэлементного шаблона проектирования его проблемы, потому что он не имеет явных преимуществ и им легко злоупотреблять. Немногие разработчики реализуют синглтон напрямую; вместо этого, фреймворки программирования, такие как Spring Framework и Google Guice, имеют встроенные функции одноэлементных шаблонов проектирования.

Но знание синглтона по-прежнему чрезвычайно полезно. Шаблон singleton гарантирует, что класс создается только один раз, и обеспечивает глобальную точку доступа к нему.

Шаблон Singleton: Обеспечивает создание только одного экземпляра и предотвращает создание нескольких экземпляров одного и того же объекта.

На схеме ниже показан типичный процесс создания объекта класса. Когда клиент просит создать объект, конструктор создает или создает экземпляр объекта и возвращается в класс с помощью метода вызывающего объекта. Однако это происходит каждый раз, когда запрашивается объект — вызывается конструктор, создается новый объект, и он возвращается с уникальным объектом.Я предполагаю, что у создателей языка ООП была причина создавать новый объект каждый раз, но сторонники одноэлементного процесса говорят, что это избыточно и пустая трата ресурсов.

На следующей диаграмме объект создается с использованием одноэлементного шаблона. Здесь конструктор вызывается только тогда, когда объект запрашивается в первый раз с помощью назначенного метода getInstance (). Обычно это делается путем проверки нулевого значения, и объект сохраняется внутри одноэлементного класса как значение частного поля.При следующем вызове getInstance () класс возвращает объект, созданный в первый раз. Новый объект не создается; он просто возвращает старую.

Следующий сценарий показывает простейший способ создания одноэлементного шаблона:

 пакет org. opensource.demo.singleton; 
 открытый класс OpensourceSingleton {
 
 частный статический OpensourceSingleton uniqueInstance; 
 
 закрытый OpensourceSingleton () {
} 
 
 открытый статический OpensourceSingleton getInstance () {
 if (uniqueInstance == null) {
 uniqueInstance = new OpensourceSingleton (); 
} 
 return uniqueInstance; 
} 
 
} 
 

На вызывающей стороне вот как будет вызываться одноэлементный класс для получения объекта:

 
 Открытый исходный код newObject = Открытый исходный код.getInstance (); 
 

Этот код демонстрирует идею одноэлементной скважины:

1. Когда вызывается getInstance (), он проверяет, был ли уже создан объект, проверяя нулевое значение.
2. Если значение равно нулю, он создает новый объект, сохраняет его в частном поле и возвращает объект вызывающей стороне. В противном случае он возвращает объект, который был создан ранее.

Основная проблема с этой одноэлементной реализацией — игнорирование параллельных процессов. Когда несколько процессов, использующих потоки, обращаются к ресурсу одновременно, возникает проблема. Есть одно решение этой проблемы — блокировка с двойной проверкой для многопоточной безопасности, которая показана здесь:

 пакет org.opensource.demo.singleton; 
 открытый класс ImprovedOpensourceSingleton {
 
 частный изменчивый статический ImprovedOpensourceSingleton uniqueInstance; 
 
 частный ImprovedOpensourceSingleton () {} 
 
 открытый статический ImprovedOpensourceSingleton getInstance () {
 if (uniqueInstance == null) {
 synchronized (ImprovedOpensourceSingleton.class) {
 if (uniqueInstance == null) {
 uniqueInstance = new ImprovedOpensourceSingleton (); 
} 
} 
} 
 return uniqueInstance; 
} 
 
} 
 

Чтобы подчеркнуть предыдущий момент, убедитесь, что вы реализуете свой синглтон напрямую, только если вы считаете, что это безопасный вариант. Лучше всего использовать функцию singleton с помощью хорошо продуманной среды программирования.

Фабричный шаблон: делегируйте создание объекта классу фабрики, чтобы скрыть логику создания

Заводской шаблон — еще один хорошо известный шаблон проектирования, но он немного сложнее. Есть несколько способов реализовать фабричный шаблон, но следующий пример кода демонстрирует самый простой из возможных способов. Шаблон фабрики определяет интерфейс для создания объекта, но позволяет подклассам решать, какой класс создать.

Фабричный шаблон: Делегирует создание объекта классу фабрики, чтобы скрыть логику создания.

На схеме ниже показано, как реализуется простейший заводской шаблон.

Вместо того, чтобы напрямую вызывать создание объекта, клиент запрашивает у фабричного класса определенный объект, тип x. В зависимости от типа шаблон фабрики решает, какой объект создать и вернуть.

В этом примере кода OpensourceFactory — это реализация фабричного класса, который берет тип от вызывающего и решает, какой объект создать на основе этого входного значения:

 пакет орг. opensource.demo.factory; 
 открытый класс OpensourceFactory {
 
 общедоступные OpensourceJVMServers getServerByVendor (имя строки) {
 if (name.equals ("Apache")) {
 return new Tomcat (); 
} 
 else if (name.equals ("Eclipse")) {
 return new Jetty (); 
} 
 else if (name.equals ("RedHat")) {
 return new WildFly (); 
} 
 else {
 возврат null; 
} 
} 
} 
 

И OpenSourceJVMServer — это класс 100% абстракции (или класс интерфейса), который указывает, что реализовать, а не как:

 пакет орг.opensource.demo.factory; 
 открытый интерфейс OpensourceJVMServers {
 public void startServer (); 
 public void stopServer (); 
 общедоступная строка getName (); 
} 
 

Вот пример класса реализации для OpensourceJVMServers. Когда «RedHat» передается в качестве типа в фабричный класс, создается сервер WildFly:

 пакет org.opensource.demo.factory; Открытый класс 
 WildFly реализует OpensourceJVMServers {
 public void startServer () {
 System. out.println ("Запуск сервера WildFly ..."); 
} 
 
 public void stopServer () {
 System.out.println ("Завершение работы сервера WildFly ..."); 
} 
 
 общедоступная строка getName () {
 return "WildFly"; 
} 
} 
 

Шаблон наблюдателя: подпишитесь на темы и получайте уведомления об обновлениях

Наконец, есть шаблон наблюдателя . Подобно одноэлементному шаблону, немногие профессиональные программисты реализуют шаблон наблюдателя напрямую.Однако многие реализации очередей обмена сообщениями и служб данных заимствуют концепцию шаблона наблюдателя. Шаблон наблюдателя определяет взаимозависимость между объектами, так что, когда один объект меняет состояние, все его зависимые объекты уведомляются и обновляются автоматически.

Шаблон наблюдателя: Подпишитесь на темы / темы, по которым клиент может быть уведомлен об обновлении.

Самый простой способ представить себе шаблон наблюдателя — представить список рассылки, в котором вы можете подписаться на любую тему, будь то открытый исходный код, технологии, знаменитости, кулинария или что-то еще, что вас интересует. Каждая тема ведет список своих подписчиков, который эквивалентен «наблюдателю» в шаблоне наблюдателя. Когда тема обновляется, все ее подписчики (наблюдатели) уведомляются об изменениях. А подписчик всегда может отказаться от подписки на тему.

Как показано на следующей диаграмме, клиент может быть подписан на разные темы и добавить наблюдателя, чтобы получать уведомления о новой информации. Поскольку наблюдатель непрерывно слушает субъекта, наблюдатель уведомляет клиента о любых происходящих изменениях.

Давайте посмотрим на пример кода для шаблона наблюдателя, начиная с предмета / класса темы:

 пакет org.opensource.demo.observer; 
 общедоступный интерфейс Тема {
 
 public void addObserver (наблюдатель-наблюдатель); 
 public void deleteObserver (наблюдатель-наблюдатель); 
 public void notifyObservers (); 
} 
 

Этот код описывает интерфейс для различных тем для реализации определенных методов. Обратите внимание, как можно добавить, удалить или уведомить наблюдателя.

Вот пример реализации темы:

 пакет org.opensource.demo.observer; 
 import java.util.List; 
 import java.util.ArrayList; 
 
 Public class Conference реализует тему {
 private List  listObservers; 
 частных int totalAttendees; 
 частных int totalSpeakers; 
 частная строка nameEvent; 
 
 общедоступная конференция () {
 listObservers = new ArrayList  (); 
} 
 
 public void addObserver (наблюдатель-наблюдатель) {
 listObservers.добавить (наблюдатель); 
} 
 
 public void deleteObserver (наблюдатель-наблюдатель) {
 int i = listObservers.indexOf (наблюдатель); 
 if (i> = 0) {
 listObservers.remove (i); 
} 
} 
 
 public void notifyObservers () {
 for (int i = 0, nObservers = listObservers.size (); i  Observer Observer = listObservers.get (i); 
 Observer.update (totalAttendees, totalSpeakers, nameEvent); 
} 
} 
 
 public void setConferenceDetails (int totalAttendees, int totalSpeakers, String nameEvent) {
 this. totalAttendees = totalAttendees; 
 this.totalSpeakers = totalSpeakers; 
 this.nameEvent = nameEvent; 
 notifyObservers (); 
} 
} 
 

Этот класс определяет реализацию определенной темы. Когда происходит изменение, именно в этой реализации оно вызывается. Обратите внимание, что для этого требуется количество наблюдателей, которое хранится в виде списка, и может как уведомлять, так и поддерживать наблюдателей.

Вот класс наблюдателя:

 пакет орг.opensource.demo.observer; 
 общедоступный интерфейс Observer {
 общедоступное обновление void (int totalAttendees, int totalSpeakers, String nameEvent); 
} 
 

Этот класс определяет интерфейс, который различные наблюдатели могут реализовать для выполнения определенных действий.

Например, реализация наблюдателя может распечатать количество участников и докладчиков на конференции:

 пакет org.opensource.demo.observer; 
 открытый класс MonitorConferenceAttendees реализует Observer {
 private int totalAttendees; 
 частных int totalSpeakers; 
 частная строка nameEvent; 
 приватная тема; 
 
 public MonitorConferenceAttendees (Тема тема) {
 this. topic = тема; 
 topic.addObserver (это); 
} 
 
 общедоступное обновление void (int totalAttendees, int totalSpeakers, String nameEvent) {
 this.totalAttendees = totalAttendees; 
 this.totalSpeakers = totalSpeakers; 
 this.nameEvent = nameEvent; 
 printConferenceInfo (); 
} 
 
 public void printConferenceInfo () {
 System.out.println (this.nameEvent + "имеет" + totalSpeakers + "выступающих и" + totalAttendees + "посетителей"); 
} 
} 
 

Куда идти дальше?

Теперь, когда вы прочитали это вводное руководство по шаблонам проектирования, у вас должно быть хорошее место для изучения других шаблонов проектирования, таких как фасад, шаблон и декоратор.Существуют также параллельные и распределенные шаблоны проектирования систем, такие как шаблон автоматического выключателя и шаблон актора.

Однако я считаю, что лучше сначала отточить свои навыки, реализовав эти шаблоны проектирования в своих побочных проектах или просто на практике. Вы даже можете задуматься о том, как применить эти шаблоны проектирования в своих реальных проектах. Затем я настоятельно рекомендую ознакомиться с твердыми принципами ООП. После этого вы будете готовы изучить другие шаблоны проектирования.

шаблонов дизайна | Набор 1 (Введение)

Шаблоны проектирования | Комплект 1 (Введение)

Шаблон проектирования обеспечивает общее решение многократного использования для общих проблем, возникающих при разработке программного обеспечения. Шаблон обычно показывает отношения и взаимодействия между классами или объектами. Идея состоит в том, чтобы ускорить процесс разработки, предоставив хорошо протестированную и проверенную парадигму разработки / проектирования.Шаблоны проектирования — это независимые от языка программирования стратегии для решения общей проблемы. Это означает, что шаблон проектирования представляет собой идею, а не конкретную реализацию. Используя шаблоны проектирования, вы можете сделать свой код более гибким, многоразовым и поддерживаемым.

Не обязательно всегда внедрять шаблоны проектирования в свой проект. Шаблоны проектирования не предназначены для разработки проектов. Шаблоны проектирования предназначены для решения общих проблем. Когда возникает необходимость, вы должны реализовать подходящий шаблон, чтобы избежать подобных проблем в будущем.Чтобы узнать, какой узор использовать. Вам просто нужно попытаться понять шаблоны проектирования и их цели. Только тогда вы сможете выбрать подходящий.

Цель:
Разберитесь в назначении и использовании каждого шаблона проектирования. Таким образом, вы сможете выбрать и реализовать правильный шаблон по мере необходимости.

Пример:
Например, во многих реальных ситуациях мы хотим создать только один экземпляр класса. Например, одновременно может быть только один действующий президент страны независимо от личности. Этот шаблон называется шаблоном Singleton. Другими примерами программного обеспечения может быть одно соединение с БД, совместно используемое несколькими объектами, поскольку создание отдельного соединения с БД для каждого объекта будет дорогостоящим. Точно так же в приложении может быть один диспетчер конфигурации или диспетчер ошибок, который обрабатывает все проблемы, а не создает несколько диспетчеров.

Типы шаблонов проектирования
В основном существует три типа шаблонов проектирования:

1. Создание
   Все эти шаблоны проектирования предназначены для создания экземпляров классов или объектов.Эти шаблоны могут быть далее разделены на шаблоны создания классов и шаблоны создания объектов. В то время как шаблоны создания классов эффективно используют наследование в процессе создания экземпляров, шаблоны создания объектов эффективно используют делегирование для выполнения работы. Шаблоны проектирования

   Creation — это фабричный метод , абстрактная фабрика, построитель, синглтон, пул объектов и прототип.

   
   

   Вариант использования шаблона творческого проектирования —
   1) Предположим, что разработчик хочет создать простой класс DBConnection для подключения к базе данных и хочет получить доступ к базе данных в нескольких местах из кода, обычно разработчик создает экземпляр класса DBConnection и использовать его для выполнения операций с базой данных везде, где это необходимо.Это приводит к созданию нескольких подключений из базы данных, поскольку каждый экземпляр класса DBConnection будет иметь отдельное подключение к базе данных. Чтобы справиться с этим, мы создаем класс DBConnection как одноэлементный класс, так что создается только один экземпляр DBConnection и устанавливается одно соединение. Потому что мы можем управлять подключением к БД через один экземпляр, поэтому мы можем контролировать баланс нагрузки, ненужные подключения и т. Д.

   2) Предположим, вы хотите создать несколько экземпляров аналогичного типа и хотите добиться слабой связи, тогда вы можете использовать шаблон Factory. Класс, реализующий шаблон проектирования фабрики, работает как мост между несколькими классами. Рассмотрим пример использования нескольких серверов баз данных, таких как SQL Server и Oracle. Если вы разрабатываете приложение, использующее базу данных SQL Server в качестве серверной части, но в будущем вам потребуется изменить базу данных на oracle, вам нужно будет изменить весь свой код, чтобы шаблоны проектирования фабрики сохраняли слабую связь и простую реализацию, мы должны перейти на фабрику для достижение слабой связи и создание объекта подобного типа.

2. Структурный
   Эти шаблоны проектирования предназначены для организации различных классов и объектов для формирования более крупных структур и обеспечения новой функциональности.

   Структурные шаблоны проектирования: Адаптер, Мост, Составной, Декоратор, Фасад, Легковес, Данные частного класса и Прокси.

   Пример использования шаблона структурного проектирования —

   1) Когда 2 интерфейса несовместимы друг с другом и требуется установить связь между ними через адаптер, это называется шаблоном проектирования адаптера. Шаблон адаптера преобразует интерфейс класса в другой интерфейс или класс, который ожидает клиент, то есть адаптер позволяет классам работать вместе, что иначе было бы невозможно из-за несовместимости. поэтому в таких несовместимых сценариях мы можем использовать шаблон адаптера.

3. Поведенческие
   Поведенческие шаблоны предназначены для определения общих шаблонов связи между объектами и реализации этих шаблонов.

   Шаблоны поведения: Цепочка ответственности, Команда, Интерпретатор, Итератор, Посредник, Мементо, Нулевой объект, Наблюдатель, Состояние, Стратегия, Шаблонный метод, Посетитель

   Пример использования шаблона поведенческого проектирования —

   1) Шаблон шаблона определяет скелет алгоритма в операции, откладывая некоторые шаги на подклассы. Метод шаблона позволяет подклассам переопределять определенные шаги алгоритма без изменения структуры алгоритма.Например, в вашем проекте вы хотите, чтобы поведение модуля могло расширяться, чтобы мы могли заставить модуль вести себя по-новому и по-разному по мере изменения требований приложения или для удовлетворения потребностей новых приложений. Однако никому не разрешается вносить в исходный код изменения, то есть вы можете добавлять, но не можете изменять структуру в тех сценариях, в которых разработчик может подойти к шаблону проектирования шаблона.

Ссылки:
https: // sourcemaking.com / design_patterns
https://sourcemaking.com/design_patterns/singleton

Эта статья предоставлена ​​ Abhijit Saha и Tanuja Praharaj . Пожалуйста, напишите комментарии, если вы обнаружите что-то неправильное, или вы хотите поделиться дополнительной информацией по теме, обсужденной выше.

Паттернов проектирования

Шаблоны проектирования — типичные решения распространенных проблем в разработке программного обеспечения.Каждый узор похож на план которые вы можете настроить для решения конкретной проблема дизайна в вашем коде.

Каталог выкроек

Список из 22 классических паттернов дизайна, сгруппированы по их намерениям.

Преимущества лекал

Паттерны — это набор решений общих проблемы в разработке программного обеспечения.Они определяют общий язык, который помогает вашей команде общаться более эффективно.

Классификация

Паттерны проектирования отличаются своей сложностью, уровнем детализация и масштаб применимости. Кроме того, их можно классифицировать по их намерениям и разделены на три группы.

История выкроек

Кто и когда изобрел выкройки? Можете ли вы использовать шаблоны вне программного обеспечения разработка? Как ты это делаешь?

Критика паттернов

Шаблоны так же хороши, как рекламируемые? Всегда ли можно ими пользоваться? Могут ли шаблоны иногда быть вредными?

Погрузиться в Паттерны дизайна

Ознакомьтесь с нашей электронной книгой по дизайну закономерности и принципы. Это доступно в PDF / ePUB / MOBI и включает архив с примерами кода в Java, C #, C ++, PHP, Python, Ruby, Go, Swift и TypeScript.

Что такое шаблон дизайна?

Достигнув определенного уровня опыта и проведя достаточно времени в отрасли, я осознал важность проектирования / создания архитектуры системы и программного обеспечения. Итак, я начал изучать дизайн системы / программного обеспечения и понял, что ничто не может быть лучше, чем шаблон проектирования.И первое, что я сделал, это погуглил «Что такое шаблон дизайна?» Отсюда и появилась идея этой статьи.

Но, как человеку без образования в области информатики (я из электроники), изучить их было нелегко. Каждый материал, статья, объяснение или книга были пронизаны жаргоном, который нужно было просеять. Некоторых из них я до сих пор не совсем понимаю. Я почти не знаю, как работают схемы Легковес и Классический посетитель, и всякий, кто говорит, что они это делают, лжец.

Итак, после прохождения онлайн-курса, видео на YouTube, большого количества поисков в Google, тонны компилирования и повторения с интервалами с обучением и отучением, вот что я получил на данный момент.

Что такое шаблон дизайна?

Из Википедии:

— В разработке программного обеспечения шаблон проектирования программного обеспечения — это общее многократно используемое решение часто встречающейся проблемы в данном контексте при разработке программного обеспечения.
— Это не законченный проект, который можно преобразовать непосредственно в исходный или машинный код. Это описание или шаблон решения проблемы, который можно использовать во многих различных ситуациях.
— Шаблоны проектирования — это формализованные передовые практики, которые программист может использовать для решения общих проблем при разработке приложения или системы.

• Шаблоны проектирования устанавливают решения для общих проблем, которые помогают поддерживать кодирование, расширяемость и слабую взаимосвязь.
• Разработчики дали названия решениям, которые решают определенный тип проблем. Так все и началось.
• Чем больше их знает, тем легче решить все проблемы, с которыми мы сталкиваемся.
• Это популяризировано в нашей книге (1994) G ang O f F .

Что не является шаблоном дизайна?

• Это не повторное использование кода, поскольку обычно код не указывается.Фактическая реализация зависит от языка программирования и даже от человека, который это делает.
Шаблон проектирования
• и принцип (SOLID) — это разные вещи.
• Шаблон проектирования не является ни статическим решением, ни алгоритмом, ни жестким правилом стандарта кодирования.
Архитектура программного обеспечения
• не является шаблоном проектирования. Архитектура программного обеспечения диктует, что будет реализовано и где это будет размещено. Хотя в шаблонах дизайна указано, как это должно быть сделано.
• Шаблоны проектирования не готовы к кодированию решений, они больше похожи на описание того, как должно выглядеть решение . Из шаблонов проектирования следует сохранить то, что проблема и ее решение тесно связаны. Им обоих одинаково важно учиться.

Зачем нужны шаблоны проектирования?

Как разработчики программного обеспечения, мы часто оцениваем наш код с помощью некоторых атрибутов, например, насколько он чист, выразителен, требует меньше памяти и быстр.Но самая важная проблема, которой мы часто пренебрегаем, заключается в том, что вы сможете легко изменить что-либо позже. То, что вы решите сегодня, завтра может не иметь значения. И ваш код должен быть достаточно гибким, чтобы его не было слишком дорого изменять. Таким образом, шаблоны проектирования — лучшие практики для покрытия таких атрибутов. Для меня ядро ​​паттернов дизайна состоит из следующих 6 правил:

Проверенные решения

• Поскольку шаблоны проектирования часто используются многими разработчиками, вы можете быть уверены, что они работают. И не только это, вы можете быть уверены, что они пересматривались несколько раз и, вероятно, были реализованы оптимизации.

Они многоразовые

• Шаблоны проектирования документируют многократно используемое решение, которое можно модифицировать для решения множества конкретных проблем. Поскольку они не привязаны к конкретной проблеме.
• Например, рассмотрим шаблон проектирования итератора, его можно многократно использовать в STL, несмотря на вариации контейнера и алгоритма. Итераторы работают как клей между контейнером и алгоритмом.

Они выразительны

• Шаблоны проектирования могут довольно элегантно объяснить большое решение. Например, шаблон Visitor используется для выполнения новой операции с диапазоном / группой классов. Таким образом, стандартная библиотека приняла такой шаблон с единственной функцией, то есть алгоритмом std :: visit . То же самое и с boost :: flyweight <> .

Они упрощают общение

• Когда разработчики знакомы с шаблонами проектирования, они могут легче общаться друг с другом о потенциальных решениях данной проблемы.
• Если вы работаете с коллегами в команде из нескольких разработчиков, согласитесь с ними в отношении шаблонов дизайна, поскольку они могут помочь вам лучше решить проблему. Также, что касается обслуживания программного обеспечения, вы должны следовать этим процедурам, так как вы делаете операции по обслуживанию быстрее и эффективнее.

Они предотвращают необходимость рефакторинга кода

• Если приложение написано с учетом шаблонов проектирования, часто бывает так, что вам не нужно будет реорганизовывать код позже, потому что применение правильного шаблона проектирования к данной проблеме уже является оптимальным решением.
• Если такие решения являются обновлениями, они могут беспрепятственно применяться любым хорошим разработчиком программного обеспечения и не вызывают никаких проблем.

Они уменьшают размер кодовой базы

• Поскольку шаблоны проектирования обычно представляют собой элегантные и оптимальные решения, они обычно требуют меньше кода, чем другие решения. Это не всегда так, поскольку многие разработчики пишут больше кода для улучшения понимания.

Почему вы должны изучать шаблоны дизайна?

• Если вы свяжете определение объектно-ориентированного дизайна, он объединяет данные и их работу в контекстно-привязанный объект (т.е.е. класс / структура). И это верно при проектировании индивидуального объекта.
• Но когда вы разрабатываете законченное программное обеспечение, вы должны учитывать, что
  • Создание шаблонов проектирования: Каким образом эти объекты будут созданы / созданы?
  • Шаблоны структурного проектирования: Как эти объекты сочетаются с другими объектами и формализуют более крупную сущность? который также должен быть масштабируемым в будущем.
  • Behavioral Design Patterns: Вы также должны думать в терминах связи между этими объектами, которые могут легко предвидеть будущие изменения и с меньшими побочными эффектами.
• Вы видите, к чему это нас ведет? вам нужно думать об объектах везде, учитывая ремонтопригодность, масштабируемость, выразительность и стабильность . Короче говоря, это образ мышления для хорошего кодирования . И я почти уверен, что если вы пришли из C, у вас нет такого мышления и мыслительного процесса.

Перед тем, как погрузиться в паттерны дизайна

Но, прежде чем углубляться в шаблоны проектирования, вы должны изучить некоторые из основных принципов проектирования, называемых SOLID.SOLID — один из самых популярных наборов принципов проектирования в объектно-ориентированной разработке программного обеспечения, представленный Робертом Мартином, широко известным как дядя Боб. Принципы SOLID состоят из следующих пяти принципов:

1. S RP — Принцип единственной ответственности
2. O CP — Принцип открытия / закрытия
3. L SP — Принцип замещения Лискова
4. I SP — Принцип разделения интерфейса
5. D IP — Принцип инверсии зависимостей

• Dev также называет этот твердый принцип проектирования «Первыми 5 принципами объектно-ориентированного проектирования».
• Эти принципы также позволяют разработчикам избегать неприятных запахов кода, легко реорганизовывать код, а также являются частью гибкой или адаптивной разработки программного обеспечения.

SOLID — это «не принципы, которые нужно принять», а «рамки для использования»

Типы шаблонов дизайна

Создание шаблонов дизайна

1. Завод
2. Строитель
3. Прототип
4. Синглтон

Шаблоны проектирования конструкций

1. Адаптер
2. Мост
3. Композитный
4. Декоратор
5. Фасад
6. Легковес
7. Прокси

Шаблоны поведенческого дизайна

1. Цепочка ответственности
2. Команда
3. Переводчик
4. Итератор
5. Посредник
6. Memento
7. Наблюдатель
8. Государственный
9. Стратегия
10. Шаблонный метод
11. Посетитель

Преимущества шаблонов проектирования

1. Легко предвидеть и устранять будущие проблемы.
2. Помогает поддерживать двоичную совместимость с последующими выпусками.
3. Просто следование принципам SOLID очень помогает в гибкой или адаптивной разработке программного обеспечения.
4. Решение упрощает разработку высокосвязных модулей с минимальной связью. Таким образом, увеличивается расширяемость и возможность повторного использования.
5. Есть несколько шаблонов, таких как Facade, Proxy и т. Д., Которые инкапсулируют сложность в себе, чтобы обеспечить простой и интуитивно понятный интерфейс для клиента.Таким образом упрощается понимание всей системы и сокращается время обучения.
Шаблоны дизайна
6. делают общение между дизайнерами и разработчиками более четким и точным. Разработчик может сразу представить себе высокоуровневый дизайн в своей голове, когда он обращается к имени шаблона, используемого для решения конкретной проблемы при обсуждении дизайна программного обеспечения.

Что дальше?

Я не призываю выучить все наизусть, но вам следует попытаться понять как можно больше об этих концепциях, поскольку вы часто будете сталкиваться с ними в своей работе. Практикуясь в их реализации, вы лучше поймете варианты использования и причины, стоящие за ними.

Я надеюсь охватить большую часть классических шаблонов дизайна «Банда четырех» в этой серии. Я изо всех сил пытался найти материал для начинающих, изучая их, и надеюсь, что они помогут другим избежать такой участи. Кстати, я буду использовать Modern C ++ для всех шаблонов. Так что вы также можете почувствовать запах C ++ из мыслительного процесса и некоторых определений (мне трудно выразить эту строку словами).Это отнюдь не означает, что вы не можете применять эти шаблоны к другим языкам.

Часто задаваемые вопросы

Вам постоянно нужны шаблоны проектирования?

Изначально не стоит думать о Design Pattern. Выразительный и лаконичный код — всегда первая линия защиты . Не следует усложнять решение, потому что усложнение создает сама проблема.

Почему вы должны изучать шаблоны дизайна?

Если вы разработчик-самоучка и не участвуете в отраслевых проектах, то, возможно, у вас не было продуманного процесса использования объектно-ориентированного дизайна. Вы не можете рассматривать каждый аспект дизайна в терминах объектов. В этом случае Design Pattern даст вам новый мыслительный процесс, когда вы будете думать обо всем в терминах объектов. И если вы будете строго следовать этому правилу, вы увидите, что ваши классы и программное обеспечение представляют язык, специфичный для предметной области.

У вас есть предложения, вопросы или вы хотите поздороваться? Вы на расстоянии одного клика.

Языки программирования шаблонов

Шаблоны программного обеспечения представляют собой высокоэффективное средство повышения качества разработки программного обеспечения, проектирования и разработки систем, а также общения между людьми, создающими их.Шаблоны отражают лучшие практики разработки программного обеспечения, делая их доступными для всех разработчиков программного обеспечения.

Все объемы транзакций в PLOP

Объем

Эта подстрока LNCS Transactions направлена ​​на публикацию статей по шаблонам и языкам шаблонов, применяемым к проектированию, разработке и использованию программного обеспечения на всех этапах жизненного цикла программного обеспечения, начиная с требований и от дизайна до внедрения, обслуживания и развития. Основное внимание LNCS Transactions по языкам шаблонов программирования уделяется шаблонам, коллекциям шаблонов и самим языкам шаблонов.В журнал также включены обзоры, обзорные статьи, критика шаблонов и языков шаблонов, а также другие исследования шаблонов и языков шаблонов.
В дополнение к представлению и обсуждению шаблонов, этот журнал LNCS направлен на представление проверенных материалов, имеющих решающее значение для применения и развития как промышленности, так и исследований. В этом духе LNCS Transactions по языкам шаблонов программирования фокусируется на публикациях, которые представляют шаблоны, результаты исследований и промышленные исследования, которые можно проверить.Каждая статья была проверена как экспертами по шаблонам, так и экспертами в предметной области, включая исследователей и практиков.

LNCS Transactions на языках шаблонов программирования публикует:

• Шаблоны и языки шаблонов
• Обзоры и критика шаблонов и языков шаблонов
• Исследования шаблонов и языков шаблонов
• Примеры использования шаблонов и языков шаблонов
• Эмпирическая оценка и оценка шаблонов и языков шаблонов
• Инструментальная поддержка шаблонов и языков шаблонов
• Темы
• Авторам предлагается присылать статьи по следующим темам, хотя статьи по другим темам шаблонов
• также приветствуются:
• Шаблоны в разработка программного обеспечения в целом, включая проектирование программного обеспечения, разработку программного обеспечения и архитектуру программного обеспечения
• Шаблоны процессов для процессов управления и разработки
• Шаблоны для взаимодействия человека с компьютером (шаблоны пользовательского интерфейса или новые режимы взаимодействия)
• Шаблоны для образования (диапазон из от профессионального обучения до обучения в классе)
• Шаблоны для бизнеса и организаций
• Шаблоны моделирования, шаблоны анализа, шаблоны проектирования
• Шаблоны для объектно-ориентированного проектирования, аспектно-ориентированного проектирования и разработки программного обеспечения в целом
• Шаблоны для описания библиотек, фреймворков, и другие повторно используемые программные элементы
• Шаблоны для промежуточного программного обеспечения, включая распространение, оптимизацию, безопасность и повышение производительности
• Шаблоны для конкретных предметных областей и шаблоны для конкретных технологий, а также общие шаблоны
• Шаблоны для рефакторинга и реинжиниринга
• Формальные модели и системы типов для шаблонов
• Среды программирования, репозитории программного обеспечения и языки программирования для шаблонов
• Использование шаблонов для улучшения атрибутов качества, таких как адаптируемость, эволюционируемость, возможность повторного использования и рентабельность

Редакционная коллегия

Главные редакторы 90 004

Юджин Уоллингфорд, Университет Северной Айовы, США
Уве Здун, Венский университет, Австрия

Почетные редакторы: Джеймс Ноубл, Ральф Джонсон

Заместители редакторов:

Лиз Хватум, Независимый, США
Кристиан Колс, TH Köln, Германия

Редакционная коллегия

• Пэрис Авгериу, Университет Гронингена, Нидерланды
• Джо Бергин, Университет Пейс, Нью-Йорк, США
• Роберт Биддл, Университет Карлтона, Оттава, Канада
• Грэди Буч, IBM, США
• Франк Бушманн, Siemens AG, Германия
• Джим Коплиен, Нордия, Дания
• Уорд Каннингем, AboutUS, США
• Ютта Экштейн, консультант, Германия
• Susan Eisenbach, Imperial College London , UK
• Ричард П. Габриэль, IBM Research, США
• Эрих Гамма, IBM, Швейцария
• Нил Б. Харрисон, Государственный колледж Юта Валли, США
• Кевлин Хенни, Curbralan Ltd, Великобритания
• Дуг Ли, SUNY Oswego, США
• Мэри Линн Манн , Университет Северной Каролины в Эшвилле, США
• Майкл Дж. Понт, Университет Лестера, Великобритания
• Лутц Пречельт, Свободный университет Берлина, Германия
• Дирк Риле, SAP Research, SAP Labs LLC, США
• Мэри Бет Россон , Университет штата Пенсильвания, США
• Андреас Рупинг, консультант, Германия
• Дуг Шмидт, Университет Вандербильта, Теннесси, США
• Питер Соммерлад, Институт программного обеспечения в HSR Рапперсвиль, Швейцария
• Дженифер Тидвелл, консультант, США
• Джозеф В. .Йодер, консультант, США

Информация для подачи

Мы ожидаем, что документы, представленные на рассмотрение, будут проработаны и рассмотрены по крайней мере на одной конференции Hillside Group PLoP.

No related posts.