Шаблоны проектирования. Введение

Шаблоны проектирования (design patterns) — архитектурные конструкции, решающие часто возникающие задачи при разработке и проектировании программного продукта.
Как правило, шаблон проектирования не является законченным решением, а всего лишь пример решения задачи, который в большинстве случаев необходимо немного модифицировать под конкретную задачу.
Все шаблоны проектирования делятся на 4 основные группы, в которые входят уже конкретные шаблоны.

Основные (Fundamental):

  • Шаблон делегирования (Delegation pattern) — объект внешне выражает некоторое поведение, но в реальности передаёт ответственность за выполнение этого поведения связанному объекту.
  • Шаблон функционального дизайна (Functional design) — гарантирует, что каждый модуль компьютерной программы имеет только одну обязанность и исполняет её с минимумом побочных эффектов на другие части программы.
  • Неизменяемый интерфейс (Immutable interface) — создание объекта, состояние которого не может быть изменено после создания.
  • Интерфейс (Interface) — общий метод для структурирования компьютерных программ для того, чтобы их было проще понять.
  • Интерфейс-маркер (Marker interface) — в качестве атрибута (как пометки объектной сущности) применяется наличие или отсутствие реализации интерфейса-маркера. В современных языках программирования вместо этого могут применяться атрибуты или аннотации.
  • Контейнер свойств (Property Container) — позволяет добавлять дополнительные свойства для класса в контейнер (внутри класса), вместо расширения класса новыми свойствами.
  • Event Channel (Event Channel) — расширяет шаблон Publish/Subscribe, создавая централизованный канал для событий. Использует объект-представитель для подписки и объект-представитель для публикации события в канале. Представитель существует отдельно от реального издателя или подписчика. Подписчик может получать опубликованные события от более чем одного объекта, даже если он зарегистрирован только на одном канале.

Порождающие шаблоны (Creational)шаблоны проектирования, которые абстрагируют процесс создания объектов. Они позволяют сделать систему независимой от способа создания, композиции и представления объектов. Шаблон, порождающий классы, использует наследование, чтобы изменять инстанцируемый класс, а шаблон, порождающий объекты, делегирует инстанцирование другому объекту.

  • Абстрактная фабрика (Abstract factory) — класс, который представляет собой интерфейс для создания компонентов системы.
  • Строитель (Builder) — класс, который представляет собой интерфейс для создания сложного объекта.
  • Фабричный метод (Factory method) — определяет интерфейс для создания объекта, но оставляет подклассам решение о том, какой класс инстанцировать.
  • Отложенная инициализация (Lazy initialization) — объект, инициализируемый только во время первого обращения к нему.
  • Пул одиночек (Multiton) — гарантирует, что класс имеет поименованные экземпляры объекта и обеспечивает глобальную точку доступа к ним.
  • Объектный пул (Object pool) — класс, который представляет собой интерфейс для работы с набором инициализированных и готовых к использованию объектов.
  • Прототип (Prototype) — определяет интерфейс создания объекта через клонирование другого объекта вместо создания через конструктор.
  • Получение ресурса есть инициализация (Resource acquisition is initialization (RAII)) — получение некоторого ресурса совмещается с инициализацией, а освобождение — с уничтожением объекта.
  • Одиночка (Singleton) — класс, который может иметь только один экземпляр.

Структурные шаблоны (Structural)определяют различные сложные структуры, которые изменяют интерфейс уже существующих объектов или его реализацию, позволяя облегчить разработку и оптимизировать программу.

  • Адаптер (Adapter) — объект, обеспечивающий взаимодействие двух других объектов, один из которых использует, а другой предоставляет несовместимый с первым интерфейс.
  • Мост (Bridge) — структура, позволяющая изменять интерфейс обращения и интерфейс реализации класса независимо.
  • Компоновщик (Composite) — объект, который объединяет в себе объекты, подобные ему самому.
  • Декоратор (Decorator) — класс, расширяющий функциональность другого класса без использования наследования.
  • Фасад (Facade) — объект, который абстрагирует работу с несколькими классами, объединяя их в единое целое.
  • Единая точка входа (Front Controller) — обеспечивает унифицированный интерфейс для интерфейсов в подсистеме. Front Controller определяет высоко-уровневый интерфейс, упрощающий использование подсистемы.
  • Приспособленец (Flyweight) — это объект, представляющий себя как уникальный экземпляр в разных местах программы, но по факту не являющийся таковым.
  • Заместитель (Proxy) — объект, который является посредником между двумя другими объектами, и который реализует/ограничивает доступ к объекту, к которому обращаются через него.

Поведенческие шаблоны (Behavioral)определяют взаимодействие между объектами, увеличивая таким образом его гибкость.

  • Цепочка ответственности (Chain of responsibility) — предназначен для организации в системе уровней ответственности.
  • Команда (Command) — представляет действие. Объект команды заключает в себе само действие и его параметры.
  • Интерпретатор (Interpreter) — решает часто встречающуюся, но подверженную изменениям, задачу.
  • Итератор (Iterator) — представляет собой объект, позволяющий получить последовательный доступ к элементам объекта-агрегата без использования описаний каждого из объектов, входящих в состав агрегации.
  • Посредник (Mediator) — обеспечивает взаимодействие множества объектов, формируя при этом слабую связанность и избавляя объекты от необходимости явно ссылаться друг на друга.
  • Хранитель (Memento) — позволяет не нарушая инкапсуляцию зафиксировать и сохранить внутреннее состояния объекта так, чтобы позднее восстановить его в этом состоянии.
  • Null object (Null object) — предотвращает нулевые указатели, предоставляя объект «по умолчанию».
  • Наблюдатель (Observer) — определяет зависимость типа «один ко многим» между объектами таким образом, что при изменении состояния одного объекта все зависящие от него оповещаются об этом событии.
  • Слуга (Servant) — используется для обеспечения общей функциональности группе классов.
  • Спецификация (Specification) — служит для связывания бизнес-логики.
  • Состояние (State) — используется в тех случаях, когда во время выполнения программы объект должен менять свое поведение в зависимости от своего состояния.
  • Стратегия (Strategy) — предназначен для определения семейства алгоритмов, инкапсуляции каждого из них и обеспечения их взаимозаменяемости.
  • Шаблонный метод (Template method) — определяет основу алгоритма и позволяет наследникам переопределять некоторые шаги алгоритма, не изменяя его структуру в целом.Strategy
  • Посетитель (Visitor) — описывает операцию, которая выполняется над объектами других классов. При изменении класса Visitor нет необходимости изменять обслуживаемые классы
  • Одноразовый посетитель (Single-serving visitor) — оптимизирует реализацию шаблона посетитель, который инициализируется, единожды используется, и затем удаляется.
  • Иерархический посетитель (Hierarchical visitor) — предоставляет способ обхода всех вершин иерархической структуры данных (напр. древовидной).

Кроме основных шаблонов, существует еще несколько типов шаблонов, такие как: для параллельного программирования, архитектуры системы и прочие.
Из них хотелось бы выделить, наиболее популярные в последнее время, шаблоны архитектуры системы.
Шаблоны архитектуры системы

  • Модель-Вид-контроллер (Model-View-Controller, MVC)
  • Модель-Вид-Посредник (Model-View-Presenter, MVP)
  • Модель-Вид-Модель представления (Model-View-ViewModel, MVVM)
  • Представитель-Абстракция-Контроллер (Presentation-Abstraction-Control, PAC)
  • Стандартные («Голые») Объекты (Naked objectsHierarchical Model–View–Controller, HMVC)
  • Иерархические Модель-Вид-Контроллер (Hierarchical Model–View–Controller, HMVC)

В следующих статьях разберем и посмотрим для чего нужен каждый из шаблонов, и как ими пользоваться.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *