Шаблон в программировании. Смотреть что такое "Паттерны проектирования" в других словарях. Результаты применения паттернов

Лучшие книги о шаблонах проектирования, рассчитанные как для новичков, так и для уже более опытных программистов.

1. Тепляков С. - Паттерны проектирования на платформе.NET

В книге каждый паттерн «разжевывается», демонстрируются несколько способов реализации от классического до более подходящих для платформы.NET. Много ссылок на статьи и книги других авторов, в том числе по другим темам. Книга изначально заточена под C#, дает лучшие варианты реализаций паттернов на нём и примеры, в каких местах.NET framework они используются. В отличие от заумных талмудов архитектурных астронавтов прошлого тут всего 300 страниц. Знания даются исключительно компактно и всегда по делу.

2. Эрик Фримен, Элизабет Фримен, Кэтти Сьерра, Берт Бейтс - Паттерны проектирования

В отличие от книги «Банды четырех», которая написана очень тяжело для начинающего, книга более подходит для новичка. Всё расписано, разжёвано, с примерами. Язык книги очень простой, первые 100 страниц читаются на одном дыхании. Очень своеобразный стиль изложения материала, характерный для книг серии Head First. Книга представляет собой новый подход к написанию технической литературы, которая теперь сочетает в себе элементы художественной.

3. Гамма Э., Хелм Р., Джонсон Р., Влиссидес Дж. - Приемы объектно-ориентированного проектирования. Паттерны проектирования

4. Дастин Босуэлл, Тревор Фаучер - Читаемый код, или Программирование как искусство

Издание очень информативно: включает обилие функций и переменных, примеры кодов на различных языках, развёрнутое решение задач и советы по улучшению процесса программирования. Встречаются многие элементарные вещи, но даже о них можно усвоить что-то новое. Книга, которую следует просмотреть каждому, кто пишет код в расчете на то, что его придется поддерживать.

По своей сути - паттерны - это обычные шаблоны проектирования. Заимствовано у обычных архитекторов (те, которые зданиями занимаются). Суть проста. В работе архитектора есть задачи, которые удобно решать одним или несколькими проверенными способами.

По аналогии в проектировании софта имееются свои архитектурные вопросы вроде разбиения приложения на компоненты/модули, организации зависимостей между ними, распределение функциональных обязанностей и т.п. Как ловко подметили авторы книжки из этой банды четырех (The "Gang of Four") в нашей индустрии можно также выделить некоторе количество типовых шаблонов, проверенных на практике, чтобы тем самым не наступать на уже обойденные другими грабли.

Суть постижения паттернов заключается в том, чтобы осознать в каких ситуациях правильно использовать тот или иной шаблон проектирования и правильно его применить. Важно понимать при этом, что формула "чем больше паттернов я придумал засунуть с свое приложение - тем лучше" - неверная. Использовать их следует с умом и только там, где они действительно нужны. Кроме того, патерны устаревают, превращаются в анти-паттерны по мере развития технологий (которые в нашей области делают это более чем стремительно). Ну и, конечно, есть шаблоны общепринятые и есть те, которые успешно используются в узких кругах.
Тут тоже надо понимать, что это не догма какая-то - типа 10 священных паттернов проектирования:)

Чтобы понять, где они нужны - нужен опыт. То есть (я лично убежден), что учиться на ошибках других может только крайне ограниченное число людей. Все остальные обязаны набить шишки самостоятельно:)

К изучению паттернов я дам такие советы:

1) Прочтите пару книжек, чтобы понять, что это за зверь и с чем его едят. Можно взять одну из вариаций книжки GoF или какие-то производные для вашего стека разработки - познакомиться с основными популярными шаблонами. Сразу после этого я посоветовал бы прочесть книжку "Горький вкус Java" (Брюс Тейт) - она про анти-паттерны. Это чтобы понять обратную сторону их использования. Мне понравилась и уберегла думаю от многих проблем. То что на примере Java - неважно. Речь идет о шаблонах, так что представителям других стеков (к которым отношусь и я) будет просто понять все равно.

2) Постарайтесь осознать, доводилось ли вам сталкиваться в работе раньше с чем-то, что является или могло бы легко стать одним из шаблонов. Где получалось применить концепт верно, а где из-за этого только проблемы были.

3) В новых проектах, держите в голове полученные по шаблонам знания - вдруг пригодятся.

В конечном итоге, знаете ли вы паттерны, или нет - с опытом приходит понимание того, какая архитектура будет правильная, а какая - нет. Как сделать удобно, а как нет. И неважно, какими паттернами это обозвать.

Я даже пожалуй посоветовал бы подойти к освоению айтишной архитектурной мудрости с другой стороны - со стороны нефункциональных требований или так называемых "-ilities" - их много. вот описаны 7 штук. А вообще их десятки .

Среди прочих - такие как maintainability (простая поддержка кода), scalability (масштабируемость), extensibility (расширяемость), availability (устойчивость) и тп. Если, проектируя свое приложение, вы задумываетесь об этих "илитях" и стараетесь их обеспечить в необходимом проекту объеме, то, как правило, ваше приложение будет иметь отличную архитектуру. При этом шаблоны проектирования в ней появятся лаконично сами собой.

Поскольку идея использовать шаблоны - это попытка опытных программных инженеров дать десяток готовых рецептов менее опытным, чтобы пока они не научились варить "вкусную кашу", они не варили уж что-то совсем несъедобное. :) Учитесь "готовить", разбирайтесь в -ilites:) и все будет хорошо

При реализации проектов по разработке программных систем и моделированию бизнес-процессов встречаются ситуации, когда решение проблем в различных проектах имеют сходные структурные черты. Попытки выявить похожие схемы или структуры в рамках объектно-ориентированного анализа и проектирования привели к появлению понятия паттерна, которое из абстрактной категории превратилось в непременный атрибут современных CASE-средств

Паттерны ООАП различаются степенью детализации и уровнем абстракции. Предлагается следующая общая классификация паттернов по категориям их применения:

• Архитектурные паттерны
• Паттерны проектирования
• Паттерны анализа
• Паттерны тестирования
• Паттерны реализации

Архитектурные паттерны(Architectural patterns) - множество предварительно определенных подсистем со спецификацией их ответственности, правил и базовых принципов установления отношений между ними.

Архитектурные паттерны предназначены для спецификации фундаментальных схем структуризации программных систем. Наиболее известными паттернами этой категории являются паттерны GRASP ( General Responsibility Assignment Software Pattern ). Эти паттерны относятся к уровню системы и подсистем, но не к уровню классов. Как правило, формулируются в обобщенной форме, используют обычную терминологию и не зависят от области приложения. Паттерны этой категории систематизировал и описал К. Ларман.

Паттерны проектирования (Design patterns) - специальные схемы для уточнения структуры подсистем или компонентов программной системы и отношений между ними.

Паттерны проектирования описывают общую структуру взаимодействия элементов программной системы, которые реализуют исходную проблему проектирования в конкретном контексте. Наиболее известными паттернами этой категории являются паттерны GoF ( Gang of Four), названные в честь Э. Гаммы, Р. Хелма, Р. Джонсона и Дж. Влиссидеса, которые систематизировали их и представили общее описание. Паттерны GoF включают в себя 23 паттерна. Эти паттерны не зависят от языка реализации, но их реализация зависит от области приложения.

Паттерны анализа (Analysis patterns) - специальные схемы для представления общей организации процесса моделирования.

Паттерны анализа относятся к одной или нескольким предметным областям и описываются в терминах предметной области . Наиболее известными паттернами этой группы являются паттерны бизнес-моделирования ARIS ( Architecture of Integrated Information Systems), которые характеризуют абстрактный уровень представления бизнес-процессов. В дальнейшем паттерны анализа конкретизируются в типовых моделях с целью выполнения аналитических оценок или имитационного моделирования бизнес-процессов.

Паттерны тестирования (Test patterns) - специальные схемы для представления общей организации процесса тестирования программных систем., паттерны устойчивости кода, паттерны разработки графического интерфейса пользователя и др. Паттерны этой категории описаны в работах М. Гранда, К. Бека, Дж. Тидвелла и др. Некоторые из них реализованы в популярных интегрированных средах программирования в форме шаблонов создаваемых проектов. В этом случае выбор шаблона программного приложения позволяет получить некоторую заготовку программного кода.

В паттерне "Модель - представление - контроллер " модель представляет данные приложения и связанную с ними бизнес-логику. Модель может быть представлена одним объектом или сложным графом связанных объектов. В приложении для плат­формы Java ЕЕ данные инкапсулируются в объектах предметной области, часто раз­вертываемых в EJB-модуле. Данные передаются в БД и из нее в объектах передачи данных (ОТО), и к ним обращаются с помощью объектов доступа к данным (ОАО).

Представление - это наглядное отображение содержащихся в модели данных.Подмножество модели содержится в отдельном представлении, таким образом, представление действует в качества фильтра для данных модели. Пользователь взаимодействует с данными модели с помощью предлагаемого представлением наглядного отображения и обращается к бизнес логике, которая, в свою очередь, воздействует на данные модели.

Язык Jаvа обеспечивает готовую для использования реализацию паттерна "Наблю­датель" . Разработчики легко могут реализовать этот паттерн с помощью интерфей­са Observer и расширения класса Observable .

Первое, что нам необходимо сделать - это создать класс, расширяющий класс Observable. В следующем примере когда новостное агентство оповещает несколько типов подпис­чиков в момент публикации нового материала. Подписчик может добавить соб­ственное поведение после получения обновления.

Язык Jаvа с самого начала поддерживал потоки, которые вы легко можете исполь­зовать для выполнения асинхронного кода :

public class AsyncRunnable implements Runnable { public void run() { System.out.println("Running!"); } }

Для выполнения класса Runnable инициализируйте его в потоке и вызовите метод run , обратившись к методу start() только что созданного потока.

Паттерн программирования "Асинхронность " - особый, хорошо интегрирован­ный случай множественных потоков. Вследствие самой сущности потоков много­ поточные модели нуждаются в системах уведомления и зависят от шаблонного кода для запуска потоков.

Асинхронные обращения используются даже в одногопоточных средах, таких как NodeJS. Почти все пользовательские интерфейсы поддерживают асинхронное выполнение для удержания UI в активном, реагирующем на действия пользовате­ля состоянии.

Тем не менее асинхронное программирование может быть полезным и в других местах, помимо пользовательских интерфейсов, обычно на серверной стороне. Hи J2SE , ни J2ЕЕ не предоставляли встроенной "легкой" реализации для асинхрон­ного программирования.

Паттерн "Декоратор" Java динамически добавляет объекту поведение во время выпол­нения или тогда, когда невозможно или нецелесообразно создавать производные классы (возможно, потому, что при этом создаются множественные подклассы).

Показывает, как добавить поведение к объекту пиццы во вре­мя выполнения на основе сделанного посетителем выбора.

Функциональность интерфейса программирования приложений (API ) может быть расширена и усовершенствована посредством оборачивания в декоратор. Подобным образом часто декорируются потоки данных. java.iо.BufferedInputStream - хороший пример декоратора, оборачивающего низкоуровневое API и добавля­ющего функциональность буферу потока ввода.

Шаблон проектирования или паттерн (англ. design pattern ) в разработке программного обеспечения - повторимая архитектурная конструкция, представляющая собой решение проблемы проектирования в рамках некоторого часто возникающего контекста.

Обычно шаблон не является законченным образцом, который может быть прямо преобразован в код; это лишь пример решения задачи, который можно использовать в различных ситуациях. Объектно-ориентированные шаблоны показывают отношения и взаимодействия между классами или объектами, без определения того, какие конечные классы или объекты приложения будут использоваться.

Классификация паттернов

В настоящее время наиболее популярными паттернами являются паттерны проектирования. Одной из распространенных классификаций таких паттернов является классификация по степени детализации и уровню абстракции рассматриваемых систем. Паттерны проектирования программных систем делятся на следующие категории:

Архитектурные паттерны

Паттерны проектирования

Архитектурные паттерны , являясь наиболее высокоуровневыми паттернами, описывают структурную схему программной системы в целом. В данной схеме указываются отдельные функциональные составляющие системы, называемые подсистемами, а также взаимоотношения между ними. Примером архитектурного паттерна является хорошо известная программная парадигма "модель-представление-контроллер" (model-view-controller - MVC).

В свою очередь, подсистемы могут состоять из архитектурных единиц уровнем ниже. Паттерны проектирования описывают схемы детализации программных подсистем и отношений между ними, при этом они не влияют на структуру программной системы в целом и сохраняют независимость от реализации языка программирования. Паттерны GoF относятся именно к этой категории. Под паттернами проектирования объектно-ориентированных систем понимается описание взаимодействия объектов и классов, адаптированных для решения общей задачи проектирования в конкретном контексте.

Идиомы , являясь низкоуровневыми паттернами, имеют дело с вопросами реализации какой-либо проблемы с учетом особенностей данного языка программирования. При этом часто одни и те же идиомы для разных языков программирования выглядят по-разному или не имеют смысла вовсе. Например, в C++ для устранения возможных утечек памяти могут использоваться интеллектуальные указатели. Интеллектуальный указатель содержит указатель на участок динамически выделенной памяти, который будет автоматически освобожден при выходе из зоны видимости. В среде Java такой проблемы просто не существует, так как там используется автоматическая сборка мусора. Обычно, для использования идиом нужно глубоко знать особенности применяемого языка программирования.

Следует отметить, что в программной области существуют и другие виды паттернов, не относящиеся к проектированию вообще, например, паттерны анализа, тестирования, документирования и др.

Описание паттернов

Задача каждого паттерна - дать четкое описание проблемы и ее решения в соответствующей области. Для этого могут использоваться разные форматы описаний от художественно-описательного до строгого, академического. В общем случае описание паттерна всегда содержит следующие элементы:

Название паттерна. Представляет собой уникальное смысловое имя, однозначно определяющее данную задачу или проблему и ее решение.

Решаемая задача. Здесь дается понимание того, почему решаемая проблема действительно является таковой, четко описывает ее границы.

Решение. Здесь указывается, как именно данное решение связано с проблемой, приводится пути ее решения.

Результаты использования паттерна. Обычно приводятся достоинства, недостатки и компромиссы.

Результаты применения паттернов

Они (паттерны) позволяют суммировать опыт экспертов и сделать его доступным рядовым разработчикам.

Имена паттернов образуют своего рода словарь, который позволяет разработчикам лучше понимать друг друга.

Если в документации системы указано, какие паттерны в ней используются, это позволяет читателю быстрее понять систему.

Паттерны упрощают реструктуризацию системы независимо от того, использовались ли паттерны при ее проектировании.

Правильно выбранные паттерны проектирования позволяют сделать программную систему более гибкой, ее легче поддерживать и модифицировать, а код такой системы в большей степени соответствует концепции повторного использования.

http://citforum.ru/SE/project/pattern/#3

Типы шаблонов проектирования

Основные

Шаблон делегирования

Порождающие шаблоны (Creational ) - шаблоны проектирования, которые абстрагируют процесс инстанцирования. 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, Прототип, Строитель

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

Адаптер, Мост, Приспособленец, Заместитель

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

Стратегия, Состояние

Concurrency - Параллелизм

Частные

Шаблоны параллельного программирования (Concurrency)

Используются для более эффективного написания многопоточных программ, и предоставляет готовые решения проблем синхронизации.