Начинающие программисты часто сталкиваются с проблемой, когда их программный код становится запутанным и перегруженным, превращаясь в настоящий хаос из повторений и ненужных элементов, что сильно усложняет добавление новых функций. Одним из эффективных методов борьбы с этим является применение паттернов проектирования. Однако, насколько эффективны эти паттерны, каковы их плюсы и минусы, и какие паттерны должен знать каждый разработчик? Рассмотрим эти вопросы далее.
Что представляет собой паттерн проектирования?
Паттерны проектирования — это стандартные решения типичных архитектурных проблем, которые разработчики регулярно встречают при создании программного обеспечения. Эти решения часто используются в повседневной жизни, например:
- универсальные гнезда розеток и формы вилок облегчают использование электричества;
- вилки и ложки служат универсальными инструментами для употребления пищи;
- чашки удобны для хранения любых жидкостей и т.д.
Люди стремятся упрощать свои повседневные задачи, и программирование не исключение.
Идея создания универсальных решений для разработки программ возникла задолго до 90-х годов XX века, но ключевым моментом стало издание книги "Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software" в 1994 году, авторами которой стали Эрих Гамма, Ричард Хелм, Ральф Джонсон и Джон Влиссидес, известные как "Банда четырех". В этом труде были представлены 23 паттерна, которые заложили основу для многих дискуссий о качественном кодировании.
Когда используют паттерны в разработке
- Паттерны применяются в разработке для достижения определённых целей в коде.
- Читабельность. Код должен быть понятен для других программистов.
- Масштабируемость. Должна быть возможность легко добавлять новые функции.
- Поддерживаемость. Обновления и изменения в коде должны проходить гладко.
Паттерны также улучшают эффективность и производительность разработчиков, помогая:
- Сокращать количество ошибок и устранять слабые места.
- Облегчать процесс рефакторинга.
- Уменьшать технический долг.
- Улучшать коммуникацию между разработчиками, управленцами проектов, владельцами продукта и другими участниками процесса.
По мере роста кодовой базы, особенно в коммерческих проектах, где ПО должно быть прибыльным, потребность в шаблонах проектирования возрастает. Однако, важно учитывать, что неправильное или избыточное использование паттернов может усложнить код, сделав его более громоздким и трудным для масштабирования. Например, простой функционал, который редко используется и занимает небольшой объём, может не требовать внедрения паттернов. В то время как код, в котором часто встречаются повторяющиеся задачи, такие как сортировка или перебор данных, идеально подходит для применения шаблонов.
Прежде чем применять паттерны, важно тщательно анализировать контекст задачи, чтобы выбрать наиболее подходящие решения.
Какими бывают паттерны
Классификация паттернов проектирования включает следующие категории:
Порождающие паттерны (Creational Patterns). Эти паттерны упрощают процесс создания объектов, делая систему независимой от специфик деталей инициализации объектов. Примеры включают:
- Абстрактная фабрика (Abstract Factory), управляющая созданием серий связанных или зависимых объектов без указания их конкретных классов.
- Одиночка (Singleton), гарантирующий, что класс имеет только один экземпляр, с глобальной точкой доступа.
- Прототип (Prototype), позволяющий копировать объекты, избегая затратного процесса их нормального создания.
- Фабричный метод (Factory Method), определяющий метод, который должен использовать подкласс для создания объектов.
Структурные паттерны (Structural Patterns). Они ориентированы на упорядочение системы объектов так, чтобы их можно было легко модифицировать независимо друг от друга. Известные примеры:
- Прокси (Proxy), предоставляющий заместитель или заполнитель для другого объекта для контроля доступа к нему.
- Адаптер (Adapter), позволяющий объектам с несовместимыми интерфейсами работать вместе.
- Компоновщик (Composite), позволяющий группировать объекты в древовидные структуры для представления иерархий часть-целое.
- Фасад (Facade), упрощающий сложные системы через предоставление простого интерфейса.
Паттерны поведения (Behavioral Patterns). Эти паттерны занимаются алгоритмами и распределением обязанностей между объектами. Примеры включают:
- Посетитель (Visitor), позволяющий добавлять новые операции к объектам без изменения классов этих объектов.
- Итератор (Iterator), обеспечивающий последовательный доступ ко всем элементам составного объекта без раскрытия его внутреннего представления.
- Цепочка обязанностей (Chain of Responsibility), позволяющая передавать запросы вдоль цепочки обработчиков.
- Стратегия (Strategy), определяющая семейство алгоритмов, инкапсулируемых и взаимозаменяемых, что позволяет выбирать алгоритм независимо от контекста его использования.
Как выбрать паттерн?
Выбор подходящего паттерна начинается с детального анализа задачи. Рекомендуется разложить задачу на компоненты и оценить, как предлагаемое решение повлияет на проект в целом, включая текущие элементы и будущее развитие кода. Важно учитывать мнения и советы коллег, тимлидеров или архитекторов, которые могут поделиться знаниями о существующей архитектуре и стиле кодирования. После тщательного анализа следует выбор паттерна, при этом нужно взвешивать все плюсы и минусы.
Заключение
Паттерны – неотъемлемая часть современной разработки, они воплощают лучшие практики и способствуют эффективности и легкости ведения больших проектов. Важно анализировать каждую задачу и предсказывать последствия выбора паттерна, чтобы избежать создания "неподъемного чемодана".
