Softvérové ​​návrhové vzory sú komunikačné objekty a triedy, ktoré sú prispôsobené tak, aby riešili všeobecný návrhový problém v konkrétnom kontexte. Návrhové vzory softvéru sú všeobecné, opakovane použiteľné riešenia bežných problémov, ktoré vznikajú pri návrhu a vývoji softvéru. Predstavujú osvedčené postupy na riešenie určitých typov problémov a poskytujú vývojárom spôsob, ako komunikovať o efektívnych dizajnových riešeniach.

Pochopenie a aplikácia týchto vzorcov môže výrazne zlepšiť vaše zručnosti v oblasti vývoja softvéru. Pre tých, ktorí chcú prehĺbiť svoje znalosti a aplikáciu návrhových vzorov softvéru, náš komplexný kurz dizajnu systému ponúka štruktúrovaný prístup k zvládnutiu týchto základných pojmov. Učením sa z príkladov z reálneho sveta a odborných poznatkov môžete získať odbornosť na efektívnu implementáciu týchto vzorov do vašich projektov.

Obsah

• Typy návrhových vzorov softvéru
• Kreatívne dizajnové vzory
• Štrukturálne návrhové vzory
• Behaviorálne dizajnové vzory
• Dizajnové vzory v rôznych jazykoch
• Otázky na rozhovor o návrhových vzoroch softvéru
• Často kladené otázky o návrhových vzoroch softvéru

Typy návrhových vzorov softvéru

Existujú tri typy návrhových vzorov:

• Kreatívny dizajnový vzor
• Štrukturálny dizajnový vzor
• Behaviorálny dizajnový vzor

Kreatívne dizajnové vzory

Kreatívny dizajnový vzor abstrahuje proces vytvárania inštancií. Pomáhajú pri vytváraní systému nezávislého od toho, ako sú jeho objekty vytvorené, zložené a reprezentované.

Typy kreatívnych návrhových vzorov:

1. Návrhový vzor továrenskej metódy

Vzor Factory Method sa používa na vytváranie objektov bez určenia presnej triedy objektu, ktorý sa vytvorí. Tento vzor je užitočný, keď potrebujete oddeliť vytvorenie objektu od jeho implementácie.

2. Abstraktný návrhový vzor továrenskej metódy

Abstraktný továrenský vzor je takmer podobný továrenskému vzoru a považuje sa za ďalšiu vrstvu abstrakcie oproti továrenskému vzoru. Abstrakt Továrenské vzory fungujú okolo supertovárne, ktorá vytvára ďalšie továrne.

3. Vzor návrhu metódy Singleton

Metóda Singleton alebo vzor Singleton Design je jedným z najjednoduchších dizajnových vzorov. Zabezpečuje, že trieda má iba jednu inštanciu a poskytuje k nej globálny prístupový bod.

4. Vzor návrhu metódy prototypu

Prototyp nám umožňuje skryť zložitosť vytvárania nových inštancií pred klientom. Koncept je skopírovať existujúci objekt a nie vytvárať novú inštanciu od začiatku, čo môže zahŕňať nákladné operácie. Existujúci objekt funguje ako prototyp a obsahuje stav objektu.

5. Návrhový vzor metódy staviteľa

Vzorec Builder má za cieľ oddeliť konštrukciu zložitého objektu od jeho reprezentácie tak, aby rovnaký konštrukčný proces mohol vytvoriť rôzne reprezentácie. Používa sa na konštrukciu zložitého objektu krok za krokom a posledný krok vráti objekt.

Štrukturálne návrhové vzory

Štrukturálne návrhové vzory sa zaoberajú tým, ako sa triedy a objekty skladajú, aby vytvorili väčšie štruktúry. Vzory štrukturálnych tried používajú na zostavovanie rozhraní alebo implementácií dedičnosť.

Typy konštrukčných vzorov:

1. Návrhový vzor metódy adaptéra

Vzor adaptéra konvertuje rozhranie triedy na iné rozhranie, ktoré klienti očakávajú. Adaptér umožňuje triedam spolupracovať, ktoré by inak nemohli kvôli nekompatibilným rozhraniam.

2. Návrhový vzor metódy mosta

Mostový vzor umožňuje, aby sa Abstrakcia a Implementácia vyvíjali nezávisle a klientsky kód má prístup len k časti Abstrakcie bez toho, aby sa zaujímal o časť Implementácia.

3. Návrhový vzor kompozitnej metódy

Zložený vzor je návrhový vzor rozdelenia a popisuje skupinu objektov, s ktorými sa zaobchádza rovnakým spôsobom ako s jednou inštanciou rovnakého typu objektu. Zámerom kompozitu je skladať objekty do stromových štruktúr, ktoré reprezentujú hierarchiu časť-celok.

4. Dizajnový vzor metódy dekoratéra

Umožňuje nám dynamicky pridávať funkcie a správanie objektu bez ovplyvnenia správania iných existujúcich objektov v rámci tej istej triedy. Dedičnosť používame na rozšírenie správania triedy. To sa deje v čase kompilácie a všetky inštancie tejto triedy získajú rozšírené správanie.

5. Návrhový vzor fasádnej metódy

Vzor návrhu metódy fasády poskytuje jednotné rozhranie pre sadu rozhraní v podsystéme. Fasáda definuje rozhranie na vysokej úrovni, ktoré uľahčuje používanie subsystému.

6. Návrhový vzor metódy mušej váhy

Tento vzor poskytuje spôsoby, ako znížiť počet objektov a tým zlepšiť štruktúru objektov požadovaných aplikáciou. Vzor Flyweight sa používa, keď potrebujeme vytvoriť veľké množstvo podobných objektov.

7. Vzor návrhu metódy proxy

Proxy znamená „namiesto“, zastupovanie“ alebo „namiesto“ alebo „v mene“ sú doslovné významy proxy a to priamo vysvetľuje vzor návrhu proxy. Zástupcovia sa tiež nazývajú náhrady, rukoväte a obaly. Štruktúrou, ale nie účelom, úzko súvisia s adaptérmi a dekorátormi.

prvý notebook

Behaviorálne dizajnové vzory

Vzory správania sa týkajú algoritmov a prideľovania zodpovedností medzi objektmi. Vzorce správania opisujú nielen vzorce objektov alebo tried, ale aj vzorce komunikácie medzi nimi. Tieto vzory charakterizujú komplexný tok riadenia, ktorý je ťažké sledovať za behu.

Typy vzorov správania:

1. Návrhový vzor metódy reťazca zodpovednosti

Vzor reťazca zodpovednosti sa používa na dosiahnutie voľnej väzby v softvérovom dizajne, kde je požiadavka od klienta odovzdaná reťazcu objektov na ich spracovanie. Neskôr sa objekt v reťazci sám rozhodne, kto bude žiadosť spracovávať a či je potrebné žiadosť odoslať ďalšiemu objektu v reťazci alebo nie.

2. Vzor návrhu metódy príkazu

Vzor príkazov je behaviorálny návrhový vzor, ​​ktorý premení požiadavku na samostatný objekt, ktorý obsahuje všetky informácie o požiadavke. Tento objekt možno odovzdať, uložiť a spustiť neskôr

3. Návrhový vzor metódy tlmočníka

Vzor tlmočníka sa používa na definovanie gramatickej reprezentácie jazyka a poskytuje tlmočníka, ktorý sa s touto gramatikou vysporiada.

4. Vzor návrhu metódy mediátora

Umožňuje oddelenie objektov vložením vrstvy medzi seba, takže interakcia medzi objektmi prebieha cez vrstvu.

5. Návrhové vzory metódy Memento

Používa sa na obnovenie stavu objektu do predchádzajúceho stavu. Ako vaša aplikácia postupuje, možno budete chcieť uložiť kontrolné body vo vašej aplikácii a neskôr sa k týmto kontrolným bodom vrátiť. Zámerom vzoru Memento Design je bez porušenia zapuzdrenia, zachytenia a externalizácie vnútorného stavu objektu, aby sa objekt mohol do tohto stavu neskôr vrátiť.

6. Návrhový vzor metódy pozorovateľa

Definuje závislosť typu one-to-many medzi objektmi, takže keď jeden objekt (subjekt) zmení svoj stav, všetky jeho závislé osoby (pozorovatelia) sú automaticky upozornené a aktualizované.

7. Návrhový vzor štátnej metódy

Vzor návrhu stavu sa používa, keď objekt mení svoje správanie na základe svojho vnútorného stavu. Ak musíme zmeniť správanie objektu na základe jeho stavu, môžeme mať v objekte stavovú premennú a použiť blok podmienky if-else na vykonanie rôznych akcií na základe stavu.

8. Vzor návrhu stratégie metódy

Vzor návrhu stratégie umožňuje vybrať správanie objektu za behu. Je to jeden z návrhových vzorov Gang of Four (GoF), ktoré sú široko používané v objektovo orientovanom programovaní. Vzor stratégie je založený na myšlienke zapuzdrenia rodiny algoritmov do samostatných tried, ktoré implementujú spoločné rozhranie.

9. Vzor návrhu metódy šablóny

Vzorec návrhu metódy šablóny je definovať algoritmus ako kostru operácií a ponechať detaily na implementáciu podriadených tried. Celková štruktúra a postupnosť algoritmu sú zachované nadradenou triedou.

10. Vzor návrhu metódy návštevníka

Používa sa, keď musíme vykonať operáciu na skupine podobného druhu objektov. Pomocou vzoru návštevníka môžeme presunúť operačnú logiku z objektov do inej triedy.

disketa

Dizajnové vzory v rôznych jazykoch

Otázky na rozhovor o návrhových vzoroch softvéru

• Navrhnite parkovisko pomocou objektovo orientovaných princípov
• Navrhujte dátové štruktúry a algoritmy pre súborový systém v pamäti
• Ako zabrániť Singleton Pattern od odrazu, serializácie a klonovania?

Často kladené otázky o návrhových vzoroch softvéru

1. Čo sú vzory návrhu softvéru?

• Návrhové vzory softvéru sú opakovane použiteľné riešenia bežných problémov, ktoré vznikajú počas vývoja softvéru. Sú to šablóny na riešenie opakujúcich sa problémov s návrhom a poskytujú spôsob na vytváranie flexibilných, škálovateľných a udržiavateľných softvérových systémov.

2. Prečo sú dizajnové vzory dôležité pri vývoji softvéru?

• Návrhové vzory podporujú osvedčené postupy, zlepšujú čitateľnosť kódu a uľahčujú opätovné použitie kódu. Pomáhajú pri vytváraní softvéru, ktorý je modulárny, rozšíriteľný a ľahšie sa udržiava, čím sa znižuje čas a úsilie na vývoj.

3. Ako sa dizajnové vzory líšia od algoritmov?

• Dizajnové vzory sa zameriavajú na riešenie opakujúcich sa dizajnových problémov na architektonickej alebo štrukturálnej úrovni, pričom sa kladie dôraz na organizáciu kódu. Algoritmy sú na druhej strane postupnými postupmi na riešenie konkrétnych problémov na výpočtovej úrovni.

4. Aké sú bežné typy návrhových vzorov?

• Dizajnové vzory sú rozdelené do troch hlavných typov: tvorivé, štrukturálne a behaviorálne. Tvorivé vzory sa zaoberajú vytváraním objektov, štrukturálne vzory zložením objektov a vzorce správania sa objektovou spoluprácou a zodpovednosťou.

5. Môžete uviesť príklady kreatívnych návrhových vzorov?

• Príklady zahŕňajú Singleton (zaistenie, aby trieda mala iba jednu inštanciu), Factory Method (vytváranie objektov bez určenia presnej triedy) a Abstract Factory (poskytovanie rozhrania na vytváranie rodín súvisiacich alebo závislých objektov).

6. Ako návrhové vzory zvyšujú flexibilitu kódu?

• Dizajnové vzory podporujú voľné spojenie medzi komponentmi, čo uľahčuje výmenu alebo rozšírenie častí systému bez ovplyvnenia ostatných. Táto flexibilita je rozhodujúca pre prispôsobenie sa meniacim sa požiadavkám.

7. Kedy by som mal použiť návrhové vzory?

• Návrhové vzory by sa mali použiť, keď narazíte na opakujúce sa problémy pri návrhu softvéru. Sú užitočné najmä v zložitých systémoch, kde sa vyžaduje systematický a overený prístup k návrhu.

8. Sú dizajnové vzory špecifické pre daný jazyk?

• Nie, návrhové vzory nie sú viazané na konkrétny programovací jazyk. Sú to koncepčné riešenia, ktoré možno implementovať v rôznych jazykoch. Podrobnosti o syntaxi a implementácii sa však môžu líšiť.

9. Ako sa môžem naučiť a zvládnuť dizajnové vzory?

• Začnite pochopením základných princípov návrhových vzorov. Precvičte si ich implementáciu vo svojich projektoch a študujte príklady z reálneho sveta. K zvládnutiu návrhových vzorov prispievajú knihy, online návody a praktické aplikácie v projektoch.

10. Sú dizajnové vzory použiteľné vo všetkých softvérových projektoch?

• Zatiaľ čo návrhové vzory ponúkajú hodnotné riešenia bežných problémov s návrhom, ich použiteľnosť závisí od kontextu a zložitosti projektu. V jednoduchších projektoch môžu byť niektoré vzory zbytočné, zatiaľ čo vo väčších projektoch môžu byť nápomocné pri udržiavaní škálovateľnej a organizovanej kódovej základne.

11. Aký je rozdiel medzi dizajnovým vzorom a anti-vzorom?

• Dizajnové vzory sú osvedčenými riešeniami bežných problémov a podporujú osvedčené postupy. Naproti tomu anti-vzorce sú bežné úskalia alebo zlé postupy, ktoré môžu viesť k zlému dizajnu softvéru a je potrebné sa im vyhnúť.

12. Môžu sa nadužívať dizajnové vzory?

• Áno, nadmerné používanie návrhových vzorov bez zohľadnenia kontextu a zložitosti projektu môže viesť k zbytočne zložitému kódu. Je dôležité uvážlivo aplikovať dizajnové vzory, kde pridávajú hodnotu a zlepšujú štruktúru kódu.

13. Môžem si vytvoriť vlastné dizajnové vzory?

• Áno, môžete vytvoriť vlastné dizajnové vzory na základe špecifických potrieb vášho projektu. Je však dôležité zabezpečiť, aby vzor riešil opakujúci sa problém a dodržiaval zásady dobrého dizajnu.

14. Ako súvisia dizajnové vzory s vôňou kódu?

• Dizajnové vzory pomáhajú eliminovať pachy kódu (náznaky zlého dizajnu) tým, že poskytujú overené riešenia bežných problémov. Rozpoznanie a riešenie pachov kódu je nevyhnutné pre vytváranie udržiavateľného a efektívneho softvéru.

15. Existujú návrhové vzory pre návrh databázy?

• Zatiaľ čo tradičné návrhové vzory sa nemusia priamo vzťahovať na návrh databázy, princípy ako normalizácia a denormalizácia možno považovať za návrhové vzory na vytváranie efektívnych a škálovateľných databázových štruktúr.

16. Môžu byť dizajnové vzory použité v architektúre mikroslužieb?

• Áno, dizajnové vzory možno použiť v architektúre mikroslužieb na riešenie bežných výziev, ako je zisťovanie služieb, komunikácia medzi službami a odolnosť voči chybám. Relevantné sú vzory ako register služieb a istič.

17. Ako ovplyvňujú návrhové vzory výkon systému?

• Správne aplikované vzory návrhu môžu zvýšiť výkon systému podporou efektívnej organizácie kódu a znížením redundancie. Zle zvolené alebo nadmerne používané vzory však môžu predstavovať zbytočnú zložitosť, čo môže mať vplyv na výkon.

18. Potrebujú sa mladší vývojári naučiť dizajnové vzory?

• Hoci to nie je povinné, učenie sa návrhových vzorov môže výrazne prospieť juniorským vývojárom tým, že im poskytne overené riešenia bežných problémov. Môže to urýchliť proces učenia a prispieť k napísaniu lepšie udržiavateľného kódu.

19. Ako návrhové vzory prispievajú k dokumentácii kódu?

• Návrhové vzory vo svojej podstate dokumentujú riešenia bežných problémov s návrhom. Keď sú vývojári oboznámení s návrhovými vzormi, kód sa stáva samodokumentačným, čo ostatným uľahčuje pochopenie a prispievanie do projektu.

20. Môžu byť dizajnové vzory aplikované spätne na existujúce kódové základne?

• Áno, návrhové vzory je možné aplikovať spätne, ale proces môže zahŕňať prerobenie existujúceho kódu. Je dôležité posúdiť vplyv zavedenia vzoru a zabezpečiť, aby bol v súlade s celkovou architektúrou.

21. Existujú dizajnové vzory pre vývoj webu?

• Áno, veľa návrhových vzorov je použiteľných pri vývoji webu. Vzory ako MVC, Observer a Singleton sa bežne používajú na organizáciu a štruktúrovanie kódu pri vývoji frontendu aj backendu.

22. Ako sa dizajnové vzory líšia od architektonických vzorov?

• Dizajnové vzory riešia špecifické problémy dizajnu na nižšej úrovni so zameraním na vytváranie objektov, kompozíciu a interakciu. Na druhej strane, architektonické vzory sa zaoberajú štruktúrami vyššej úrovne celej aplikácie alebo systému.

23. Môžu byť dizajnové vzory použité vo funkčnom programovaní?

• Áno, návrhové vzory je možné prispôsobiť pre funkčné programovacie paradigmy. Funkčné vzory dizajnu sa zameriavajú na skladanie funkcií na riešenie problémov a podporu nemennosti a bezstavovosti.

24. Akú úlohu hrajú dizajnové vzory pri udržiavaní kódu počas tímovej spolupráce?

• Dizajnové vzory prispievajú k udržiavateľnosti kódu tým, že poskytujú spoločnú slovnú zásobu a štruktúru. Keď je tím oboznámený s návrhovými vzormi, spolupráca sa stáva efektívnejšou a členovia tímu môžu ľahšie porozumieť a uvažovať o kódovej základni.

25. Existujú dizajnové vzory špeciálne pre systémy v reálnom čase?

• Áno, systémy v reálnom čase často využívajú návrhové vzory prispôsobené na riešenie ich jedinečných výziev. Vzory, ako je vzor Pozorovateľ, možno použiť na spracovanie upozornení na udalosti a synchronizáciu v reálnom čase.