Design Patterns

1. Modele de Design: Soluții Reutilizabile pentru Probleme Comune

Modelele de design surprind soluții care s-au dezvoltat și evoluat de-a lungul timpului.

Capturarea Expertizei în Design. Modelele de design nu sunt doar concepte teoretice; ele reprezintă soluții practice care au apărut din experiențele reale de dezvoltare software. Acestea reprezintă tehnici dovedite pentru abordarea provocărilor de design recurente în sistemele orientate pe obiect.

Patru Elemente Esențiale:

• Numele Modelului: Un mod de referință ușor pentru comunicare.
• Problema: Descrie când să aplici modelul.
• Soluția: Descrie elementele, relațiile și responsabilitățile.
• Consecințele: Discută despre compromisurile și rezultatele aplicării modelului.

Beneficiile Utilizării Modelelor de Design. Prin valorificarea modelelor de design, dezvoltatorii pot evita reinventarea roții și, în schimb, pot construi pe baza soluțiilor bine stabilite și înțelese. Acest lucru duce la designuri orientate pe obiect mai flexibile, elegante și reutilizabile.

2. Modele Creational: Abstractizarea Instanțierii Obiectelor

Modelele creational se referă la procesul de creare a obiectelor.

Decuplarea Creării Obiectelor. Modelele creational oferă mecanisme pentru a decupla codul client de clasele concrete care sunt instanțiate. Această abstractizare permite o flexibilitate mai mare în crearea, compunerea și reprezentarea obiectelor.

Domeniul Clasei vs. Domeniul Obiectului:

• Modelele creational de clasă folosesc moștenirea pentru a varia clasa care este instanțiată.
• Modelele creational de obiect delegă instanțierea unui alt obiect.

Modele Creational Cheie: Fabrica Abstractă, Constructor, Metoda Fabrica, Prototip și Singleton. Aceste modele oferă abordări diferite pentru gestionarea creării obiectelor, fiecare cu propriile sale compromisuri și beneficii.

3. Modele Structurale: Combinarea Claselor și Obiectelor

Modelele structurale se ocupă de compunerea claselor sau obiectelor.

Construirea Structurilor Complexe. Modelele structurale se concentrează pe modul în care clasele și obiectele pot fi combinate pentru a forma structuri mai mari și mai complexe. Aceste modele abordează problemele de compunere, adaptarea interfețelor și partajarea eficientă a obiectelor.

Domeniul Clasei vs. Domeniul Obiectului:

• Modelele structurale de clasă folosesc moștenirea pentru a compune interfețe sau implementări.
• Modelele structurale de obiect folosesc compunerea obiectelor pentru a realiza noi funcționalități.

Modele Structurale Cheie: Adaptator, Pod, Compozit, Decorator, Fațadă, Flyweight și Proxy. Aceste modele oferă soluții pentru crearea unor structuri de obiecte flexibile și ușor de întreținut.

4. Modele Comportamentale: Definirea Interacțiunii și Responsabilității Obiectelor

Modelele comportamentale caracterizează modurile în care clasele sau obiectele interacționează și distribuie responsabilitățile.

Reglementarea Comunicației între Obiecte. Modelele comportamentale se ocupă de algoritmi și de alocarea responsabilităților între obiecte. Ele descriu nu doar tipare de obiecte sau clase, ci și tiparele de comunicare dintre acestea.

Domeniul Clasei vs. Domeniul Obiectului:

• Modelele comportamentale de clasă folosesc moștenirea pentru a distribui comportamentul între clase.
• Modelele comportamentale de obiect folosesc compunerea obiectelor în loc de moștenire.

Modele Comportamentale Cheie: Lanț de Responsabilitate, Comandă, Interpret, Iterator, Mediator, Memento, Observer, Stare, Strategie, Metoda Template și Vizitator. Aceste modele oferă soluții pentru gestionarea fluxului de control complex și interacțiunilor între obiecte.

5. Modelul Compozit: Reprezentarea Ierarhiilor Parte-Întreg

Compozitul permite clienților să trateze obiecte individuale și compuneri de obiecte uniform.

Compunere Recursivă. Modelul Compozit permite crearea de structuri ierarhice prin compunerea obiectelor în aranjamente asemănătoare copacilor. Acest lucru permite clienților să trateze obiecte individuale și compuneri de obiecte uniform.

Elemente Cheie:

• Componentă: Definește interfața pentru obiectele din compunere.
• Frunză: Reprezintă obiectele frunză din compunere (fără copii).
• Compozit: Definește comportamentul pentru componentele care au copii și stochează componentele copil.

Beneficii: Simplifică codul clientului, facilitează adăugarea de noi tipuri de componente și definește ierarhii de clase formate din obiecte primitive și obiecte compuse.

6. Modelul Strategie: Encapsularea Algoritmilor pentru Flexibilitate

Strategia permite algoritmului să varieze independent de clienții care îl folosesc.

Encapsularea Algoritmului. Modelul Strategie encapsulează diferite algoritmi în clase separate, făcându-i interschimbabili. Acest lucru permite algoritmului să varieze independent de clienții care îl utilizează.

Elemente Cheie:

• Strategie: Declară o interfață comună pentru toate algoritmii susținuți.
• StrategieConcretă: Implementează algoritmul folosind interfața Strategie.
• Context: Este configurat cu un obiect StrategieConcretă și menține o referință la acesta.

Beneficii: Oferă o alternativă la subclasare, elimină instrucțiunile condiționale și oferă o alegere de implementări.

7. Modelul Observer: Stabilirea Dependențelor pentru Actualizări Automate

Definește o dependență de tip unu-la-mulți între obiecte, astfel încât atunci când un obiect își schimbă starea, toate dependențele sale sunt notificate și actualizate automat.

Mecanism de Publicare-Abonare. Modelul Observer definește o dependență de tip unu-la-mulți între obiecte, unde un subiect își notifică observatorii despre orice schimbare în starea sa. Acest lucru permite actualizări automate și menține consistența între obiectele corelate.

Elemente Cheie:

• Subiect: Cunoaște observatorii săi și oferă o interfață pentru atașarea și detașarea acestora.
• Observator: Definește o interfață de actualizare pentru obiectele care ar trebui să fie notificate despre schimbările dintr-un subiect.
• SubiectConcret: Stochează starea de interes pentru obiectele ObservatorConcret și trimite o notificare observatorilor săi atunci când starea sa se schimbă.
• ObservatorConcret: Menține o referință la un obiect SubiectConcret, stochează starea care ar trebui să rămână consistentă cu cea a subiectului și implementează interfața de actualizare a Observatorului.

Beneficii: Decuplare abstractă între Subiect și Observator, suport pentru comunicația de tip broadcast și capacitatea de a varia subiectele și observatorii independent.

8. Puterea Decuplării Slabe și a Abstractizării

Programează-te la o interfață, nu la o implementare.

Reducerea Dependențelor. Decuplarea slabă și abstractizarea sunt teme recurente în cadrul modelelor de design. Prin minimizarea dependențelor între clase și programarea la interfețe în loc de implementări concrete, sistemele devin mai flexibile, reutilizabile și ușor de întreținut.

Beneficiile Decuplării Slabe:

• Creșterea reutilizării claselor în izolare.
• Mai ușor de învățat, portat, modificat și extins un sistem.
• Riscuri reduse de modificări în cascadă atunci când o clasă este modificată.

Tehnici pentru Atingerea Decuplării Slabe: Decuplare abstractă, stratificare și encapsularea conceptului care variază. Aceste tehnici sunt aplicate în diverse modele de design pentru a promova sisteme slab decuplate.

9. Selectarea și Aplicarea Eficientă a Modelelor de Design

Un model de design ar trebui aplicat doar atunci când flexibilitatea pe care o oferă este cu adevărat necesară.

Aplicarea Contextuală. Modelele de design nu ar trebui aplicate fără discernământ. Ele sunt instrumente care trebuie utilizate atunci când apare problema specifică pe care o abordează. Aplicarea unui model fără o înțelegere clară a beneficiilor și dezavantajelor sale poate duce la complexitate inutilă și la o performanță redusă.

Abordări pentru Găsirea Modelului Potrivit:

• Consideră modul în care modelele de design rezolvă problemele de design.
• Scanează secțiunile de Intenție.
• Studiază modul în care modelele se interconectează.
• Studiază modelele cu scop similar.
• Examinează o cauză a redesignului.
• Consideră ce ar trebui să fie variabil în designul tău.

Abordare Pas cu Pas pentru Aplicarea unui Model de Design: Citește modelul, studiază structura, uită-te la codul exemplu, alege nume semnificative, definește clasele, definește nume specifice aplicației pentru operațiuni și implementează operațiunile.

10. Modelele de Design ca Limbaj Comun și Instrument de Învățare

Modelele de design oferă un vocabular comun pentru designeri pentru a comunica, documenta și explora alternativele de design.

Îmbunătățirea Comunicației. Modelele de design oferă un vocabular comun pentru discutarea și documentarea designurilor software. Acest lucru permite dezvoltatorilor să comunice mai eficient și să înțeleagă mai ușor sistemele existente.

Îmbunătățirea Abilităților de Design. Învățarea modelelor de design poate accelera dezvoltarea expertizei în designul orientat pe obiect. Ele oferă soluții pentru probleme comune și ghidează designerii în luarea deciziilor informate.

Complementarea Metodelor Existente. Modelele de design nu sunt un înlocuitor pentru metodele de design, ci mai degrabă un adjunct valoros. Ele oferă o modalitate de a descrie mai mult din "de ce" unui design și nu doar de a înregistra rezultatele deciziilor tale.

Ultima actualizare: February 21, 2025