Паттерны проектирования для новичков
Авторизуйтесь
Паттерны проектирования для новичков
Внимание! Материал был обновлён и разделён на три части. Предлагаем вам ознакомиться с ним по следующим ссылкам:
Если вы когда-либо интересовались, что представляют собой шаблоны проектирования, то добро пожаловать. В этой статье я расскажу, что это такое, зачем они нужны, как их использовать, и приведу примеры наиболее распространенных шаблонов на PHP.
Что такое шаблоны проектирования
Шаблоны проектирования — это проверенные и готовые к использованию решения часто возникающих в повседневном программировании задач. Это не класс и не библиотека, которую можно подключить к проекту, это нечто большее. Шаблон проектирования, подходящий под задачу, реализуется в каждом конкретном случае. Кроме того, он не зависит от языка программирования. Хороший шаблон легко реализуется в большинстве, если не во всех языках, в зависимости от выразительных средств языка. Следует, однако, помнить, что такой шаблон, будучи примененным неправильно или к неподходящей задаче, может принести немало проблем. Тем не менее, правильно примененный шаблон поможет решить задачу легко и просто.
Существует три типа шаблонов:
Структурные шаблоны определяют отношения между классами и объектами, позволяя им работать совместно.
Порождающие шаблоны предоставляют механизмы инициализации, позволяя создавать объекты удобным способом.
Поведенческие шаблоны используются для того, чтобы упростить взаимодействие между сущностями.
Зачем нужны шаблоны проектирования
Шаблон проектирования, по своей сути, это продуманное решение той или иной задачи. Если вы столкнулись с известной задачей, почему бы не использовать готовое решение, проверенное опытом?
Пример
Давайте представим, что вам необходимо объединить два класса, которые выполняют различные операции в зависимости от ситуации. Эти классы интенсивно используются существующей системой, что не позволяет удалить один из них и добавить его функциональность во второй. Кроме того, изменение кода потребует его тщательного тестирования, поскольку такой рефакторинг ведет к неизбежным ошибкам. Вместо этого вы можете реализовать шаблоны «Стратегия» и «Адаптер» и с их помощью решить задачу.
Просто, не правда ли? Давайте посмотрим поближе на шаблон «Стратегия».
Паттерн проектирования «Стратегия»
Стратегия — поведенческий шаблон, который позволяет выбрать поведение программы в процессе выполнения в зависимости от контекста путем инкапсуляции нескольких алгоритмов в разных классах.
Где это можно использовать
Представьте, что вы разрабатываете класс, который может создать или обновить запись в базе данных. В обоих случаях входные параметры будут одни и те же (имя, адрес, номер телефона и т. п.), но, в зависимости от ситуации, он будет должен использовать различные функции для обновления и создания записи. Можно каждый раз переписывать условие if/else, а можно создать один метод, который будет принимать контекст:
Обычно шаблон «Стратегия» подразумевает инкапсуляцию алгоритмов в классы, но в данном случае это излишне. Помните, что вы не обязаны следовать шаблону слово в слово. Любые варианты допустимы, если они решают задачу и соответствуют концепции.
Шаблон «Адаптер»
Адаптер — структурный шаблон, который позволяет использовать класс, реализующий нужные функции, но имеющий неподходящий интерфейс.
Также он позволяет изменить некоторые входные данные для совместимости с интерфейсом внутреннего класса.
Как его использовать?
Другое название адаптера — «Обертка». Он «оборачивает» новый интерфейс вокруг класса для его использования. Классический пример: вам надо создать класс предметной модели, имея классы объектов в базе данных. Вместо того, чтобы обращаться к табличным классам напрямую и вызывать их методы по одному, вы можете инкапсулировать вызовы этих методов в одном методе в адаптере. Это не только позволит повторно использовать набор операций, но и избавит вас от постоянного переписывания большого количества кода, если вам потребуется выполнить тот же набор действий в другом месте.
Сравните два примера.
Без адаптера:
Если нам придется использовать такой код повторно, мы будем вынуждены переписывать все это заново.
С использованием адаптера:
Мы можем создать класс-обертку Account :
Теперь мы можем использовать класс Account каждый раз и, кроме того, мы можем добавить в него дополнительные функции.
Шаблон «Метод-фабрика»
Фабрика — порождающий шаблон, который представляет собой класс с методом для создания различных объектов.
Основная цель этого шаблона — инкапсулировать процедуру создания различных классов в одной функции, которая в зависимости от переданного ей контекста возвращает необходимый объект.
Как его использовать?
13–15 декабря, Онлайн, Беcплатно
Сначала создадим три класса:
Теперь мы можем написать нашу фабрику:
На выходе должен получиться HTML со всеми типами кнопок. Таким образом мы получили возможность указать, кнопку какого типа мы хотим получить, и использовать код повторно.
Шаблон «Декоратор»
Декоратор — это структурный шаблон, который позволяет добавить новое поведение объекту в процессе выполнения программы в зависимости от ситуации.
Цель — в расширении поведения конкретного объекта без необходимости изменять поведение базового класса. Это позволит использовать несколько декораторов одновременно. Этот шаблон — альтернатива наследованию. В отличие от наследования, декоратор добавляет поведение в процессе выполнения программы.
Для реализации декоратора нам понадобится:
Как его использовать?
Предположим, что у нас есть объект, который должен иметь определенное поведение в определенной ситуации. Например, у нас есть HTML-ссылка для выхода из аккаунта, которая должна по-разному показываться в зависимости от того, на какой странице мы находимся. Это тот самый случай, когда нам помогут декораторы.
Сначала определимся, какие «декорации» нам нужны:
Теперь мы можем написать сами декораторы:
Теперь мы можем использовать их так:
Обратите внимание, как можно использовать несколько декораторов на одном объекте. Все они используют функцию __call для вызова оригинального метода. Если мы войдем в аккаунт и перейдем на заглавную страницу, результат будет такой:
Шаблон «Одиночка»
Одиночка — порождающий шаблон, который позволяет убедиться, что в процессе выполнения программы создается только один экземпляр класса с глобальным доступом.
Его можно использовать как точку «координации» для других объектов, поскольку поля «Одиночки» будут одинаковы для всех, кто его вызывает.
Как его использовать?
Теперь мы можем получить доступ к сессии из различных участков кода, даже из других классов. Метод getInstance всегда будет возвращать одну и ту же сессию.
Заключение
В этой статье мы рассмотрели только наиболее часто встречающиеся шаблоны из множества. Если вы хотите узнать больше о шаблонах проектирования, вы найдете достаточно информации на Википедии. Для более полной информации обратите внимание на знаменитую книгу «Приемы объектно-ориентированного проектирования» «Банды четырех».
И последнее: при использовании того или иного шаблона убедитесь, что вы решаете задачу правильным способом. Как уже упоминалось, при неправильном использовании шаблоны проектирования могут доставить больше проблем, чем решить. Но при правильном — их пользу нельзя переоценить.
Шаблоны творческого проектирования на Java
Обзор
Модели создания
Шаблоны создания в Java, которые рассматриваются в этой статье, являются:
Заводской способ
Фабричный метод, также часто называемый Фабричным шаблоном, является широко используемым шаблоном проектирования, который управляет созданием объектов.
В этом шаблоне класс Factory создается как родительский класс всех подклассов, принадлежащих определенному логическому сегменту связанных классов.
Важно отметить, что подклассы не могут быть доступны без использования их соответствующей фабрики. Таким образом, их создание скрыто от клиента и зависит от фабрики.
Реализация:
Давайте построим небольшой, простой проект, чтобы продемонстрировать это.
Мы собираемся определить несколько классов, принадлежащих логическому сегменту, каждый из которых реализует один и тот же интерфейс. Затем мы собираемся создать фабрику для этих объектов.
Интерфейс имеет только один метод для удобства представления точки зрения.
Теперь давайте определим несколько классов, реализующих этот интерфейс, каждый по-своему:
Теперь, когда у нас есть группа классов, мы можем назначить для них фабрику:
Таким образом, у нас есть фабрика для создания экземпляров наших объектов заданным фабрикой способом, без прямого контакта с самими объектами.
Теперь давайте понаблюдаем за результатом.
Запуск этого фрагмента кода приведет к:
Абстрактная фабрика
Этот шаблон отвечает за создание всех других фабрик в качестве своих подклассов, точно так же, как фабрики отвечают за создание всех своих собственных подклассов.
Реализация:
Предыдущий пример может быть использован в качестве хорошей основы для этой реализации.
Определен новый интерфейс:
И, как обычно, несколько конкретных классов реализуют этот интерфейс:
Теперь давайте понаблюдаем за результатом:
Git Essentials
Ознакомьтесь с этим практическим руководством по изучению Git, содержащим лучшие практики и принятые в отрасли стандарты. Прекратите гуглить команды Git и на самом деле изучите это!
Запустив этот фрагмент кода, мы получаем:
Строитель
Шаблон компоновщика используется для пошагового создания конечных объектов для классов с огромным количеством полей или параметров. Это не очень полезно в небольших простых классах, в которых не так много полей, но сложные объекты трудно читать и поддерживать сами по себе.
Инициализация объекта с более чем несколькими полями с помощью конструктора является беспорядочной и подвержена человеческим ошибкам.
Реализация:
Давайте определим класс с несколькими полями:
Проблема очевидна – даже для такого маленького, простого класса, как этот, требуется большой и грязный конструктор.
Классы легко могут иметь значительно больше полей, чем это, что породило шаблон проектирования Builder.
Этот конструктор будет использоваться для создания наших объектов в чистом и удобочитаемом виде, в отличие от приведенного выше примера:
С помощью Builder все настройки, мы можем инициализировать Компьютер объекты:
Это гораздо более чистый и подробный способ, чем писать:
Прототип
Шаблон прототипа используется в основном для минимизации затрат на создание объектов, обычно когда крупномасштабные приложения создают, обновляют или извлекают объекты, которые требуют больших ресурсов.
Это делается путем копирования объекта после его создания и повторного использования копии объекта в последующих запросах, чтобы избежать выполнения другой операции, требующей больших ресурсов. Это зависит от решения разработчика, будет ли это полная или неглубокая копия объекта, хотя цель одна и та же.
Реализация:
Поскольку этот шаблон клонирует объекты, было бы уместно определить для них класс:
Теперь, как обычно, давайте определим несколько классов, которые расширяют Сотрудник :
На данный момент у нас есть все необходимое для класса на уровне данных, чтобы сохранять, обновлять и извлекать этих сотрудников для нас.
Хэш-таблица будет использоваться для имитации базы данных, а предопределенные объекты будут имитировать объекты, полученные с помощью запросов:
Чтобы понаблюдать за результатом:
Запуск этого фрагмента кода приведет к:
Синглтон
Одноэлементный шаблон обеспечивает существование только одного экземпляра объекта во всей JVM.
Это довольно простой шаблон, и он обеспечивает возможность доступа к этому объекту даже без его создания. Другие шаблоны проектирования используют этот шаблон, например шаблоны Абстрактной фабрики, конструктора и прототипа, которые мы уже рассмотрели.
Реализация:
Это довольно простая реализация одноэлементного класса:
Этот класс создает статический объект сам по себе, который представляет глобальный экземпляр.
Предоставляя частный конструктор, класс не может быть создан.
Статический метод getInstance() используется в качестве глобальной точки доступа для остальной части приложения.
В этот класс можно добавить любое количество общедоступных методов, но в этом учебнике нет необходимости.
Давайте определим некоторый код, который извлекает этот объект и запускает метод:
Выполнение этого кода приведет к:
Вывод
При этом все Шаблоны творческого проектирования в Java полностью описаны с рабочими примерами.
Что такое шаблоны проектирования java
Что такое «шаблон проектирования»?
Плюсы использования шаблонов:
Назовите основные характеристики шаблонов.
Типы шаблонов проектирования.
Приведите примеры основных шаблонов проектирования.
Приведите примеры порождающих шаблонов проектирования.
Приведите примеры структурных шаблонов проектирования.
Приведите примеры поведенческих шаблонов проектирования.
Что такое «антипаттерн»? Какие антипаттерны вы знаете?
Антипаттерн (anti-pattern) — это распространённый подход к решению класса часто встречающихся проблем, являющийся неэффективным, рискованным или непродуктивным.
Признаки появления и последствия антипаттерна
Инверсия абстракции (Abstraction inversion): Сокрытие части функциональности от внешнего использования, в надежде на то, что никто не будет его использовать.
Неопределённая точка зрения (Ambiguous viewpoint): Представление модели без спецификации её точки рассмотрения.
Большой комок грязи (Big ball of mud): Система с нераспознаваемой структурой.
Божественный объект (God object): Концентрация слишком большого количества функций в одной части системы (классе).
Затычка на ввод данных (Input kludge): Забывчивость в спецификации и выполнении поддержки возможного неверного ввода.
Раздувание интерфейса (Interface bloat): Разработка интерфейса очень мощным и очень сложным для реализации.
Волшебная кнопка (Magic pushbutton): Выполнение результатов действий пользователя в виде неподходящего (недостаточно абстрактного) интерфейса. Например, написание прикладной логики в обработчиках нажатий на кнопку.
Перестыковка (Re-Coupling): Процесс внедрения ненужной зависимости.
Дымоход (Stovepipe System): Редко поддерживаемая сборка плохо связанных компонентов.
Состояние гонки (Race hazard): непредвидение возможности наступления событий в порядке, отличном от ожидаемого.
Членовредительство (Mutilation): Излишнее «затачивание» объекта под определенную очень узкую задачу таким образом, что он не способен будет работать с никакими иными, пусть и очень схожими задачами.
Что такое Dependency Injection?
Паттерны проектирования
Данной статьей мы начинаем серию статей, посвященных паттернам проектирования.
Статьи рассчитаны на тех, кто уже хорошо знает ООП.
Что такое паттерны в программировании
Ну, что ж, давайте сначала разберемся что такое паттерн. А затем плавно перейдем к такому понятию как «паттерны в программировании».
В программировании, хотя каждая задача и каждая программа уникальна, у многих из них все же есть общие черты. Разработчики заметили эти закономерности, и выделили те, что наиболее часто встречаются, в паттерны (шаблоны проектирования, шаблоны программирования). В паттернах предлагается в том числе наиболее оптимальные способы реализации той или иной задачи.
Теперь, вместо того чтобы выдумывать велосипед заново, можно воспользоваться знаниями людей, которые уже решали эти проблемы до нас. Таким образом:
ВАЖНО:
Мне надо знать паттерны?
Откуда они взялись
Хотя сама идея паттернов далеко не новая, популярной она стала после выхода книги «Приёмы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования«. Это произошло в 1994 году. С тех пор мир захватила «шаблономания» 🙂
Какие они бывают
Есть основные три категории паттернов:
Эти шаблоны что-то создают. Например, «как создать объект, который нельзя изменить»? «Как создать класс, который будет создавать новые объекты других классов?»?
Отвечают за иерархию классов и интерфейсов. Например, «как заставить объекты с несовместимыми интерфейсами работа вместе»?
Помогает добиться нужного поведения от объектов. Например, «как сделать так, чтобы объекты одного класса следили за изменениями в других классах и реагировали на них»?
Из чего состоит паттерн?
А конкретнее?
Самыми-самыми «базовыми» шаблонами проектирования можно назвать следующие:
С них можно начинать изучение паттернов. Ниже в этой статье Вы найдете ссылочки на статьи по этим паттернам.
Что следует знать
Одинаковые ли шаблоны для всех языков программирования?
Да, в целом понятия паттернов не привязано к конкретному языку. Тем не менее, когда говорят о паттернах, чаще всего имеют ввиду объектно-ориентированные языки программирования.
Да, конечно. Останется только всем о нем рассказать 🙂
Это все, что мы хотели Вам рассказать в данной статье.
Статьи, посвященные конкретным паттернам, Вы найдете по этим ссылочкам:
Надеемся, наша статья была Вам полезна. Также есть возможность записаться на наши курсы. Детальнее у на сайте.
Шаблоны проектирования в JavaScript
Jun 7, 2018 · 5 min read
Возможно, вы уже знакомы с такими фреймворками/библиотеками как ReactJS, Angular или jQuery, но знаете ли вы, зачем они были созданы? Какую проблему решают? Какой шаблон проектирования используют? Шаблоны проектирования очень важно знать, и, могу предположить, некоторые из разработчиков-самоучек могли их пропустить. Так что же такое шаблоны проектирования? Что они делают? Как мы можем их использовать? Почему их следует использовать?
Что такое шаблоны проектирования и зачем их использовать?
В разработке программного обеспечения, шаблон проектирования является основным многоразовым решением общей проблемы в рамках данного контекста. Это не готовый макет, который может быть трансформирован непосредственно в источник или машинный код. Это описание или шаблон того, как решить проблему, которая может возникнуть в различных ситуациях. Шаблоны проектирования — это принявшие устойчивую форму лучшие практики, которые программист может использовать для решения общих проблем при разработке приложения или системы.
Шаблоны проектирования — проверенный сп о соб для решения проблем. Они не включают в себя такие очевидные вещи, как использование for loop для перебора элементов массива. Их используют для решения более сложных проблем, с которыми мы сталкиваемся при разработке больших приложений.
Некоторые из плюсов использования шаблонов проектирования:
Типы шаблонов и примеры некоторых из них
Порождающие шаблоны (Creational): создание новых объектов.
Структурные шаблоны(Structural): упорядочивают объекты.
Поведенческие (Behavioral): как объекты соотносятся друг с другом.
Порождающее шаблоны
Эти шаблоны используются для создания новых объектов.
Constructor
Создает новые объекты в их собственной области видимости.
Module
Используйте для инкапсуляции методов.
Factory
Используйте для того, чтоб упростить создание объектов, проще генерировать экземпляры объектов, не требует использования конструктора.
Singleton
Используйте для того, чтобы ограничиться одним экземпляром объекта.
Несмотря на то, что Синглтон действительно имеет применение, обычно, если мы замечаем, что он необходим нам в JavaScript, это признак того, что следует переоценить наш дизайн.
Обычно это свидетельствует о том, что модули в системе либо тесно связаны, либо, что эта логика чрезмерно распространена по всем частям кода. Синглтон сложнее тестировать из-за проблем связанных с скрытыми зависимостями, сложностью с созданием нескольких экземпляров, трудностями в установлении зависимостей и т.д.
Структурные шаблоны
Как создаются объекты и какие взаимоотношения между ними. Расширяет или упрощает функциональность.
Decorator
Используйте, чтоб добавлять новую функциональность объектам ( Расширяет функциональность).
Facade
Используйте для создания простого интерфейса ( упрощает функциональность, как например jQuery).
Поведенческие шаблоны
Распределяют обязанности между объектами и тем, как они сообщаются.
Observer
Позволяет объектам наблюдать за объектами и быть оповещенными об изменениях.
Mediator
Один объект контролирует сообщение между объектами, поэтому объекты не сообщаются друг с другом на прямую.
Command
Инкапсулирует вызов метода в один объект.
Фуух, сколько этих шаблонов… Я надеюсь, вы еще здесь, потому что у нас осталось еще 22 шаблона для рассмотрения. Шучу, это все! Но есть еще шаблоны, которые следует изучить, поэтому я добавлю ссылки для тех, кто хочет узнать об этом побольше.
CodePen с примерами из этой статьи: JS Design Patterns Pen.
Отличная книга о шаблонах проектирования в javaScript: Learning JS Design Patterns.
Pluralsight курс о шаблонах проектирования JS : Practical Design Patterns in JS.
