Типы шаблонов проектирования и способы их реализации (с примером)
11 мая 2021 г.
Профессионалы, использующие программирование для выполнения своих должностных обязанностей, могут использовать различные инструменты для повышения качества своей работы. Одним из инструментов, которые они могут использовать, являются шаблоны проектирования, которые могут помочь им писать высококачественные программы, избегая распространенных ошибок. Изучение шаблонов проектирования и способов их использования для планирования и написания кода может помочь вам писать успешные программы. В этой статье мы даем определение шаблонам проектирования, описываем, кто их использует, объясняем, почему они важны, перечисляем несколько типов и описываем, как можно реализовать шаблон проектирования в программе.
Что такое шаблоны проектирования?
Шаблоны проектирования — это решения общих проблем программного обеспечения при проектировании программного обеспечения. Однако шаблоны проектирования не являются частями кода. Скорее, профессионалы, создающие программное обеспечение и программы, могут использовать эти шаблоны в качестве шаблона для написания высококачественного кода. Поскольку шаблон проектирования не является кодом, вы можете использовать его для написания программ на нескольких языках, включая Java, C++ и Python. Вот элементы шаблонов дизайна:
Шаблоны проектирования можно использовать повторно. Программисты могут повторно использовать один и тот же шаблон проектирования во многих различных проектах.
Шаблон проектирования — это решение общей проблемы программирования. Все шаблоны проектирования предлагают решения проблем в программировании.
Кто использует шаблоны проектирования?
Профессионалы со следующими должностями могут использовать шаблоны проектирования для устранения проблем в своем коде:
Разработчик программного обеспечения. Разработчики программного обеспечения могут использовать шаблоны проектирования для создания успешного программного обеспечения и предотвращения распространенных ошибок в своем коде. Они также могут использовать шаблоны проектирования для помощи в написании документации для своего кода.
Программист: Программист может использовать шаблоны проектирования для написания безошибочных программ и описания функций их кода в технической документации.
Back-end веб-разработчик: Back-end веб-разработчики создают программы, которые помогают серверу взаимодействовать с базой данных. Они могут использовать шаблоны проектирования для написания этих программ.
Инженер-программист. Инженеры-программисты — это специалисты в области технологий, которые могут использовать шаблоны проектирования для написания технического программного обеспечения.
Каковы преимущества использования шаблонов проектирования?
Шаблоны проектирования помогают профессионалам в области программирования решать распространенные проблемы в своих программах. Вот некоторые из основных преимуществ использования шаблонов проектирования в ваших программах:
Соответствует отраслевому стандарту: в технологической отрасли считается хорошей практикой использовать шаблоны проектирования при планировании и написании программ.
Улучшает качество: использование шаблонов проектирования при написании кода может помочь улучшить качество разработки вашей программы за счет упрощения ее обслуживания, отказоустойчивости и возможности повторного использования.
Максимизирует производительность: Когда профессионалы используют шаблон для разработки своих программ, которые доказали свою эффективность, это может помочь им быстрее разрабатывать программы, повышая производительность.
Помогает профессионалам в области кодирования общаться: шаблоны проектирования могут дать программистам и разработчикам программного обеспечения словарь для описания способов структурирования кода, что позволяет улучшить общение при разработке программного обеспечения и программировании.
Типы шаблонов проектирования
Существует несколько основных типов шаблонов проектирования, которые можно использовать для написания программ. Каждый тип шаблона проектирования имеет несколько подтипов. Вот три распространенных типа шаблонов проектирования:
творческий
Многие языки программирования, известные как объектно-ориентированные языки программирования, имеют элементы, называемые классами и объектами. Объект — это тип данных, которые вы можете создать в программе с набором атрибутов. Класс — это шаблон, который вы можете использовать для создания экземпляра объекта.
Например, вы можете создать программу, которая использует автомобиль в качестве объекта. Два атрибута автомобиля — это его цвет и тип. Вы можете включить эти атрибуты в качестве данных для объекта автомобиля. После того как вы определили атрибуты автомобиля, вы можете использовать несколько классов для создания разных экземпляров объекта автомобиля с разными атрибутами, например, класс с красным внедорожником и класс с синим грузовиком.
Порождающие шаблоны проектирования — это шаблоны для создания классов и объектов. Вот несколько примеров креативных шаблонов проектирования:
Фабричный метод: вы можете использовать фабричный метод для безопасного создания объекта.
Singleton: шаблон Singleton создает один экземпляр класса.
Структурный
Шаблон структурного проектирования — это шаблон для определения структуры и компонентов класса. Эти шаблоны проектирования помогают профессионалам в области программирования организовывать несколько классов и объектов в своих программах. Шаблоны структурного проектирования также помогают обеспечить эффективность и гибкость программы.
Вот несколько примеров шаблонов структурного проектирования:
Декоратор: шаблон проектирования декоратор может помочь вам улучшить способ функционирования объекта в программе, сохраняя при этом структуру объекта.
Композитный: вы можете реализовать шаблон составного проектирования, когда в вашей программе есть несколько объектов со схожими функциями. Этот шаблон использует древовидную структуру для организации классов и объектов в программах.
Фасад: шаблон проектирования фасада предоставляет пользовательский интерфейс, упрощающий использование программы.
Поведенческий
Шаблон поведенческого проектирования — это шаблон, который может помочь различным классам в программе взаимодействовать друг с другом для выполнения действий программы. Другими словами, эти шаблоны определяют поведение объектов программы.
Шаблоны поведенческого проектирования также помогают программистам писать эффективные алгоритмы или последовательные шаги в программе, выполняющей определенную функцию. Реальным примером алгоритма является математическая задача, для решения которой часто требуется определенный набор шагов. Программы работают аналогичным образом.
Состояние: шаблон проектирования состояния изменяет способ поведения объекта при изменении его состояния (имеется в виду его свойства, такие как цвет автомобиля в приведенном выше примере).
Посредник: вы можете использовать шаблон проектирования посредника, если хотите упростить связь между объектами и классами в программе.
Как реализовать шаблон проектирования
Вот шаги, которые вы можете предпринять, чтобы использовать шаблон проектирования для написания программы:
1. Определите свои потребности
Первым шагом к реализации шаблона проектирования в программе является определение того, что вам нужно от вашей программы. Не все программы нуждаются в шаблоне проектирования, чтобы быть эффективными. Вы можете заметить проблему с вашей программой, например отсутствие гибкости или эффективности, которую может решить шаблон проектирования.
Например, вы можете заметить, что программа, которую вы пишете, включает несколько точек доступа к файлу, что создает угрозу безопасности. Для решения этой проблемы можно использовать шаблон проектирования.
2. Выберите шаблон проектирования, исходя из ваших потребностей
После того, как вы проанализируете, для чего вам нужна ваша программа, вы можете просмотреть шаблоны проектирования. Вы можете выбрать шаблон, который соответствует вашим потребностям или решает проблему, которую вы пытаетесь решить в своем коде.
В приведенном выше примере вы можете написать свою программу так, чтобы была только одна точка доступа к объекту, используя порождающий шаблон проектирования, называемый синглтоном.
3. Используйте шаблон проектирования для написания программы
Наконец, вы можете использовать шаблон проектирования в качестве шаблона для выполнения цели программы. Вот пример программы на Java, использующей шаблон проектирования singleton:
открытый класс Синглтон {
частный статический экземпляр Singleton = new Singleton();
частный синглтон { }
общедоступный статический синглтон getInstance() {
вернуть экземпляр;
}
}
Первая строка программы начинает класс с имени Singleton. Вторая строка создает экземпляр класса. Обратите внимание, что этот экземпляр является закрытой переменной, то есть пользователи вне класса Singleton не могут получить доступ к его значению или содержимому. В третьей строке также используется ключевое слово private для защиты экземпляра класса Singleton от доступа извне. В четвертой строке представлен метод getInstance(), который при вызове возвращает значение экземпляра (объявленное во второй строке программы).
Обратите внимание, что ни одна из компаний, упомянутых в этой статье, не связана с компанией Indeed.