Паттерн что это значит

Основы паттернов проектирования

Что представляют собой паттерны проектирования? Паттерн представляет определенный способ построения программного кода для решения часто встречающихся проблем проектирования. В данном случае предполагается, что есть некоторый набор общих формализованных проблем, которые довольно часто встречаются, и паттерны предоставляют ряд принципов для решения этих проблем.

Хотя идея паттернов как способ описания решения распространенных проблем в области проектирования появилась довольно давно, но их популярность стала расти во многом благодаря известной работе четырех авторов Эриха Гаммы, Ричарда Хелма, Ральфа Джонсона, Джона Влиссидеса, которая называлась «Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software» (на русском языке известна как «Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования») и которая вышла в свет в 1994 году. А сам коллектив авторов нередко называют «Банда четырёх» или Gang of Four или сокращенно GoF. Данная книга по сути являлась первой масштабной попыткой описать распространенные способы проектирования программ. И со временем применение паттернов стало считаться хорошей практикой программирования.

Паттерны это что? Паттерн в психологии что это такое — Рубрика «ЭТО ЧТО»

Что же дает нам применение паттернов? При написании программ мы можем формализовать проблему в виде классов и объектов и связей между ними. И применить один из существующих паттернов для ее решения. В итоге нам не надо ничего придумывать. У нас уже есть готовый шаблон, и нам только надо его применить в конкретной программе.

Причем паттерны, как правило, не зависят от языка программирования. Их принципы применения будут аналогичны и в C#, и в Jave, и в других языках. Хотя в рамках данного руководства мы будем говорить о паттернах в контексте языка C#.

Также мышление паттернами упрощает групповую разработку программ. Зная применяемый паттерн проектирования и его основные принципы другому программисту будет проще понять его реализацию и использовать ее.

В то же время не стоит применять паттерны ради самих паттернов. Хорошая программа предполагает использование паттернов. Однако не всегда паттерны упрощают и улучшают программу. Неоправданное их использование может привести к усложнению программного кода, уменьшению его качества. Паттерн должен быть оправданным и эффективным способом решения проблемы.

Существует множество различных паттернов, которые решают разные проблемы и выполняют различные задачи. Но по своему действию их можно объединить в ряд групп. Рассмотрим некоторые группы паттернов. В основу классификации основных паттернов положена цель или задачи, которые определенный паттерн выполняет.

Порождающие паттерны

Порождающие паттерны — это паттерны, которые абстрагируют процесс инстанцирования или, иными словами, процесс порождения классов и объектов. Среди них выделяются следующие:

• Абстрактная фабрика (Abstract Factory)
• Строитель (Builder)
• Фабричный метод (Factory Method)
• Прототип (Prototype)
• Одиночка (Singleton)

Другая группа паттернов — структурные паттерны — рассматривает, как классы и объекты образуют более крупные структуры — более сложные по характеру классы и объекты. К таким шаблонам относятся:

ПАТТЕРН поведения — что это? Психология простыми словами

• Адаптер (Adapter)
• Мост (Bridge)
• Компоновщик (Composite)
• Декоратор (Decorator)
• Фасад (Facade)
• Приспособленец (Flyweight)
• Заместитель (Proxy)

Третья группа паттернов называются поведенческими — они определяют алгоритмы и взаимодействие между классами и объектами, то есть их поведение. Среди подобных шаблонов можно выделить следующие:

• Цепочка обязанностей (Chain of responsibility)
• Команда (Command)
• Интерпретатор (Interpreter)
• Итератор (Iterator)
• Посредник (Mediator)
• Хранитель (Memento)
• Наблюдатель (Observer)
• Состояние (State)
• Стратегия (Strategy)
• Шаблонный метод (Template method)
• Посетитель (Visitor)

Существуют и другие классификации паттернов в зависимости от того, относится паттерн к классам или объектам.

Паттерны классов описывают отношения между классами посредством наследования. Отношения между классами определяются на стадии компиляции. К таким паттернам относятся:

• Фабричный метод (Factory Method)
• Интерпретатор (Interpreter)
• Шаблонный метод (Template Method)
• Адаптер (Adapter)

Другая часть паттернов — паттерны объектов описывают отношения между объектами. Эти отношения возникают на этапе выполнения, поэтому обладают большей гибкостью. К паттернам объектов относят следующие:

• Абстрактная фабрика (Abstract Factory)
• Строитель (Builder)
• Прототип (Prototype)
• Одиночка (Singleton)
• Мост (Bridge)
• Компоновщик (Composite)
• Декоратор (Decorator)
• Фасад (Facade)
• Приспособленец (Flyweight)
• Заместитель (Proxy)
• Цепочка обязанностей (Chain of responsibility)
• Команда (Command)
• Итератор (Iterator)
• Посредник (Mediator)
• Хранитель (Memento)
• Наблюдатель (Observer)
• Состояние (State)
• Стратегия (Strategy)
• Посетитель (Visitor)

И это только некоторые основные паттерны. А вообще различных шаблонов проектирования гораздо больше. Одни из них только начинают применяться, другие являются популярными на текущий момент, а некоторые уже менее распространены, чем раньше.

И в данном руководстве мы рассмотрим наиболее основные и распространенные паттерны и принципы их использования применительно к языку C#.

Как выбрать нужный паттерн?

Прежде всего при решении какой-нибудь проблемы надо выделить все используемые сущности и связи между ними и абстрагировать их от конкретной ситуации. Затем надо посмотреть, вписывается ли абстрактная форма решения задачи в определенный паттерн. Например, суть решаемой задачи может состоять в создании новых объектов. В этом случае, возможно, стоит посмотреть на порождающие паттерны. Причем лучше не сразу взять какой-то определенный паттерн — первый, который показался нужным, а посмотреть на несколько родственных паттернов из одной группы, которые решают одну и ту же задачу.

При этом важно понимать смысл и назначение паттерна, явно представлять его абстрактную организацию и его возможные конкретные реализации. Один паттерн может иметь различные реализации, и чем чаще вы будете сталкиваться с этими реализациями, тем лучше вы будете понимать смысл паттерна. Но не стоит использовать паттерн, если вы его не понимаете, даже если он на первый взгляд поможет вам в решении задачи.

И в конечном счете надо придерживаться принципа KISS (Keep It Simple, Stupid) — сохранять код программы по возможности простым и ясным. Ведь смысл паттернов не в усложнении кода программы, а наоборот в его упрощении.

Источник: metanit.com

Шаблоны проектирования простым языком. Часть первая. Порождающие шаблоны

Первая статья из цикла, посвящённого шаблонам, или паттернам, проектирования. На понятных примерах объясняем суть порождающих шаблонов.

Рассказывает Камран Ахмед

На данный момент этот блок не поддерживается, но мы не забыли о нём! Наша команда уже занята его разработкой, он будет доступен в ближайшее время.

Шаблоны проектирования — это руководства по решению повторяющихся проблем. Это не классы, пакеты или библиотеки, которые можно было бы подключить к вашему приложению и сидеть в ожидании чуда. Они скорее являются методиками, как решать определенные проблемы в определенных ситуациях.

Википедия описывает их следующим образом:

Будьте осторожны

• шаблоны проектирования не являются решением всех ваших проблем;
• не пытайтесь использовать их в обязательном порядке — это может привести к негативным последствиям. Шаблоны — это подходы к решению проблем, а не решения для поиска проблем;
• если их правильно использовать в нужных местах, то они могут стать спасением, а иначе могут привести к ужасному беспорядку.

Также заметьте, что примеры ниже написаны на PHP 7. Но это не должно вас останавливать, ведь принципы остаются такими же.

Типы шаблонов

Шаблоны бывают следующих трех видов:

Если говорить простыми словами, то это шаблоны, которые предназначены для создания экземпляра объекта или группы связанных объектов.

Существуют следующие порождающие шаблоны:

• простая фабрика (Simple Factory);
• фабричный метод (Factory Method);
• абстрактная фабрика (Abstract Factory);
• строитель (Builder);
• прототип (Prototype);
• одиночка (Singleton).

Простая фабрика (Simple Factory)

Пример из жизни: Представьте, что вам надо построить дом, и вам нужны двери. Было бы глупо каждый раз, когда вам нужны двери, надевать вашу столярную форму и начинать делать дверь. Вместо этого вы делаете её на фабрике.

Простыми словами: Простая фабрика генерирует экземпляр для клиента, не раскрывая никакой логики.

Перейдем к коду. У нас есть интерфейс Door и его реализация:

interface Door < public function getWidth(): float; public function getHeight(): float; >class WoodenDoor implements Door < protected $width; protected $height; public function __construct(float $width, float $height) < $this->width = $width; $this->height = $height; > public function getWidth(): float < return $this->width; > public function getHeight(): float < return $this->height; > >

Затем у нас есть наша DoorFactory , которая делает дверь и возвращает её:

class DoorFactory < public static function makeDoor($width, $height): Door < return new WoodenDoor($width, $height); >>

И затем мы можем использовать всё это:

$door = DoorFactory::makeDoor(100, 200); echo ‘Width: ‘ . $door->getWidth(); echo ‘Height: ‘ . $door->getHeight();

Когда использовать: Когда создание объекта — это не просто несколько присвоений, а какая-то логика, тогда имеет смысл создать отдельную фабрику вместо повторения одного и того же кода повсюду.

Фабричный метод (Fabric Method)

Пример из жизни: Рассмотрим пример с менеджером по найму. Невозможно одному человеку провести собеседования со всеми кандидатами на все вакансии. В зависимости от вакансии он должен распределить этапы собеседования между разными людьми.

Простыми словами: Менеджер предоставляет способ делегирования логики создания экземпляра дочерним классам.

Перейдём к коду. Рассмотрим приведенный выше пример про HR-менеджера. Изначально у нас есть интерфейс Interviewer и несколько реализаций для него:

interface Interviewer < public function askQuestions(); >class Developer implements Interviewer < public function askQuestions() < echo ‘Спрашивает про шаблоны проектирования!’; >> class CommunityExecutive implements Interviewer < public function askQuestions() < echo ‘Спрашивает о работе с сообществом’; >>

Теперь создадим нашего HiringManager :

abstract class HiringManager < // Фабричный метод abstract public function makeInterviewer(): Interviewer; public function takeInterview() < $interviewer = $this->makeInterviewer(); $interviewer->askQuestions(); > >

И теперь любой дочерний класс может расширять его и предоставлять необходимого интервьюера:

class DevelopmentManager extends HiringManager < public function makeInterviewer(): Interviewer < return new Developer(); >> class MarketingManager extends HiringManager < public function makeInterviewer(): Interviewer < return new CommunityExecutive(); >>
$devManager = new DevelopmentManager(); $devManager->takeInterview(); // Вывод: Спрашивает о шаблонах проектирования! $marketingManager = new MarketingManager(); $marketingManager->takeInterview(); // Вывод: Спрашивает о работе с сообществом

Когда использовать: Полезен, когда есть некоторая общая обработка в классе, но необходимый подкласс динамически определяется во время выполнения. Иными словами, когда клиент не знает, какой именно подкласс ему может понадобиться.

Примеры на Java и Python.

Абстрактная фабрика (Abstract Factory)

Пример из жизни: Расширим наш пример про двери из простой фабрики. В зависимости от ваших нужд вам понадобится деревянная дверь из одного магазина, железная дверь — из другого или пластиковая — из третьего. Кроме того, вам понадобится соответствующий специалист: столяр для деревянной двери, сварщик для железной двери и так далее. Как вы можете заметить, тут есть зависимость между дверьми.

Простыми словами: Фабрика фабрик. Фабрика, которая группирует индивидуальные, но связанные/зависимые фабрики без указания их конкретных классов.

Обратимся к коду. Используем пример про двери. Сначала у нас есть интерфейс Door и несколько его реализаций:

interface Door < public function getDescription(); >class WoodenDoor implements Door < public function getDescription() < echo ‘Я деревянная дверь’; >> class IronDoor implements Door < public function getDescription() < echo ‘Я железная дверь’; >>

Затем у нас есть несколько DoorFittingExpert для каждого типа дверей:

interface DoorFittingExpert < public function getDescription(); >class Welder implements DoorFittingExpert < public function getDescription() < echo ‘Я работаю только с железными дверьми’; >> class Carpenter implements DoorFittingExpert < public function getDescription() < echo ‘Я работаю только с деревянными дверьми’; >>

Теперь у нас есть DoorFactory , которая позволит нам создать семейство связанных объектов. То есть фабрика деревянных дверей предоставит нам деревянную дверь и эксперта по деревянным дверям. Аналогично для железных дверей:

interface DoorFactory < public function makeDoor(): Door; public function makeFittingExpert(): DoorFittingExpert; >// Деревянная фабрика вернет деревянную дверь и столяра class WoodenDoorFactory implements DoorFactory < public function makeDoor(): Door < return new WoodenDoor(); >public function makeFittingExpert(): DoorFittingExpert < return new Carpenter(); >> // Железная фабрика вернет железную дверь и сварщика class IronDoorFactory implements DoorFactory < public function makeDoor(): Door < return new IronDoor(); >public function makeFittingExpert(): DoorFittingExpert < return new Welder(); >>
$woodenFactory = new WoodenDoorFactory(); $door = $woodenFactory->makeDoor(); $expert = $woodenFactory->makeFittingExpert(); $door->getDescription(); // Вывод: Я деревянная дверь $expert->getDescription(); // Вывод: Я работаю только с деревянными дверями // Аналогично для железной двери $ironFactory = new IronDoorFactory(); $door = $ironFactory->makeDoor(); $expert = $ironFactory->makeFittingExpert(); $door->getDescription(); // Вывод: Я железная дверь $expert->getDescription(); // Вывод: Я работаю только с железными дверями

Как вы можете заметить, фабрика деревянных дверей инкапсулирует столяра и деревянную дверь, а фабрика железных дверей инкапсулирует железную дверь и сварщика. Это позволило нам убедиться, что для каждой двери мы получим нужного нам эксперта.

Когда использовать: Когда есть взаимосвязанные зависимости с не очень простой логикой создания.

Примеры на Java и Python.

Строитель (Builder)

Пример из жизни: Представьте, что вы пришли в McDonalds и заказали конкретный продукт, например, БигМак, и вам готовят его без лишних вопросов. Это пример простой фабрики. Но есть случаи, когда логика создания может включать в себя больше шагов. Например, вы хотите индивидуальный сэндвич в Subway: у вас есть несколько вариантов того, как он будет сделан. Какой хлеб вы хотите?

Какие соусы использовать? Какой сыр? В таких случаях на помощь приходит шаблон «Строитель».

Простыми словами: Шаблон позволяет вам создавать различные виды объекта, избегая засорения конструктора. Он полезен, когда может быть несколько видов объекта или когда необходимо множество шагов, связанных с его созданием.

Давайте я покажу на примере, что такое «Телескопический конструктор». Когда-то мы все видели конструктор вроде такого:

public function __construct($size, $cheese = true, $pepperoni = true, $tomato = false, $lettuce = true)

Как вы можете заметить, количество параметров конструктора может резко увеличиться, и станет сложно понимать расположение параметров. Кроме того, этот список параметров будет продолжать расти, если вы захотите добавить новые варианты. Это и есть «Телескопический конструктор».

Перейдем к примеру в коде. Адекватной альтернативой будет использование шаблона «Строитель». Сначала у нас есть Burger , который мы хотим создать:

class Burger < protected $size; protected $cheese = false; protected $pepperoni = false; protected $lettuce = false; protected $tomato = false; public function __construct(BurgerBuilder $builder) < $this->size = $builder->size; $this->cheese = $builder->cheese; $this->pepperoni = $builder->pepperoni; $this->lettuce = $builder->lettuce; $this->tomato = $builder->tomato; > >

Затем мы берём «Строителя»:

class BurgerBuilder < public $size; public $cheese = false; public $pepperoni = false; public $lettuce = false; public $tomato = false; public function __construct(int $size) < $this->size = $size; > public function addPepperoni() < $this->pepperoni = true; return $this; > public function addLettuce() < $this->lettuce = true; return $this; > public function addCheese() < $this->cheese = true; return $this; > public function addTomato() < $this->tomato = true; return $this; > public function build(): Burger < return new Burger($this); >>
$burger = (new BurgerBuilder(14)) ->addPepperoni() ->addLettuce() ->addTomato() ->build();

Когда использовать: Когда может быть несколько видов объекта и надо избежать «телескопического конструктора». Главное отличие от «фабрики» — это то, что она используется, когда создание занимает один шаг, а «строитель» применяется при множестве шагов.

Примеры на Java и Python.

Прототип (Prototype)

Пример из жизни: Помните Долли? Овечка, которая была клонирована. Не будем углубляться, главное — это то, что здесь все вращается вокруг клонирования.

Простыми словами: Прототип создает объект, основанный на существующем объекте при помощи клонирования.

То есть он позволяет вам создавать копию существующего объекта и модернизировать его согласно вашим нуждам, вместо того, чтобы создавать объект заново.

Обратимся к коду. В PHP это может быть легко реализовано с использованием clone :

class Sheep < protected $name; protected $category; public function __construct(string $name, string $category = ‘Горная овечка’) < $this->name = $name; $this->category = $category; > public function setName(string $name) < $this->name = $name; > public function getName() < return $this->name; > public function setCategory(string $category) < $this->category = $category; > public function getCategory() < return $this->category; > >

Затем он может быть клонирован следующим образом:

$original = new Sheep(‘Джолли’); echo $original->getName(); // Джолли echo $original->getCategory(); // Горная овечка // Клонируем и модифицируем то что нужно $cloned = clone $original; $cloned->setName(‘Долли’); echo $cloned->getName(); // Долли echo $cloned->getCategory(); // Горная овечка

Также вы можете использовать волшебный метод __clone для изменения клонирующего поведения.

Когда использовать: Когда необходим объект, похожий на существующий объект, либо когда создание будет дороже клонирования.

Примеры на Java и Python.

Одиночка (Singleton)

Пример из жизни: В стране одновременно может быть только один президент. Один и тот же президент должен действовать, когда того требуют обстоятельства. Президент здесь является одиночкой.

Простыми словами: Обеспечивает тот факт, что создаваемый объект является единственным объектом своего класса.

Вообще шаблон одиночка признан антипаттерном, необходимо избегать его чрезмерного использования. Он необязательно плох и может иметь полезные применения, но использовать его надо с осторожностью, потому что он вводит глобальное состояние в ваше приложение и его изменение в одном месте может повлиять на другие части приложения, что вызовет трудности при отладке. Другой минус — это то, что он делает ваш код связанным.

На данный момент этот блок не поддерживается, но мы не забыли о нём! Наша команда уже занята его разработкой, он будет доступен в ближайшее время.

Подробнее о подводных камнях шаблона одиночка читайте в нашей статье.

Перейдем к коду. Чтобы создать одиночку, сделайте конструктор приватным, отключите клонирование и расширение и создайте статическую переменную для хранения экземпляра:

final class President < private static $instance; private function __construct() < // Прячем конструктор >public static function getInstance(): President < if (!self::$instance) < self::$instance = new self(); >return self::$instance; > private function __clone() < // Отключаем клонирование >private function __wakeup() < // Отключаем десериализацию >>
$president1 = President::getInstance(); $president2 = President::getInstance(); var_dump($president1 === $president2); // true

Источник: tproger.ru