Понимание шаблонов проектирования программного обеспечения | Opensource.com

Если вы программист или студент, изучающий информатику или подобные дисциплины, рано или поздно вы встретите термин «шаблон проектирования программного обеспечения». Согласно Википедии, «шаблон проектирования программного обеспечения — это общее, многократно используемое решение часто встречающейся проблемы в данном контексте при разработке программного обеспечения». Вот мое определение: когда вы некоторое время работали над проектом по кодированию, вы часто начинаете думать: «Да, это кажется излишним.Интересно, смогу ли я изменить код, чтобы сделать его более гибким и принимать изменения? »Итак, вы начинаете думать о том, как отделить то, что остается прежним, от того, что нужно часто менять.

Шаблон проектирования — это способ облегчить изменение кода путем разделения части, которая остается неизменной, и части, которая требует постоянных изменений.

Не удивительно, что все, кто работал над проектом программирования, вероятно, думали так же. Особенно для любого отраслевого проекта, где принято работать с десятками или даже сотнями разработчиков; процесс совместной работы предполагает, что должны быть некоторые стандарты и правила, чтобы сделать код более элегантным и адаптируемым к изменениям.Вот почему у нас есть инструменты объектно-ориентированного программирования (ООП) и программной платформы. Шаблон проектирования несколько похож на ООП, но он идет дальше, рассматривая изменения как часть естественного процесса разработки. По сути, шаблон проектирования использует некоторые идеи ООП, такие как абстракции и интерфейсы, но фокусируется на процессе изменений.

Когда вы начинаете работать над проектом, вы часто слышите термин , рефакторинг , что означает , чтобы изменить код на более элегантный и многократно используемый; — вот где светится дизайн.Всякий раз, когда вы работаете над существующим кодом (независимо от того, был ли он создан кем-то другим или вашим прошлым), знание шаблонов проектирования помогает вам по-новому взглянуть на вещи — вы обнаружите проблемы и способы улучшить код.

Существует множество шаблонов проектирования, но три популярных, которые я представлю в этой вводной статье, — это одноэлементный шаблон, заводской шаблон и шаблон наблюдателя.

Как следовать этому руководству

Я хочу, чтобы это руководство было как можно проще для любого, независимо от того, являетесь ли вы опытным программистом или начинающим программистом.Концепция шаблона проектирования не совсем легко понять, и сокращение кривой обучения, когда вы начинаете путешествие, всегда является главным приоритетом. Поэтому, в дополнение к этой статье с диаграммами и фрагментами кода, я также создал репозиторий GitHub, который вы можете клонировать и запускать код для реализации трех шаблонов проектирования самостоятельно. Вы также можете следить за следующим видео YouTube, которое я создал.

Предпосылки

Если вы просто хотите получить общее представление о шаблонах проектирования, вам не нужно клонировать образец проекта или устанавливать какие-либо инструменты.Однако для запуска примера кода необходимо установить следующее:

• Java Development Kit (JDK): Я очень рекомендую OpenJDK.
• Apache Maven: Пример проекта построен с использованием Apache Maven; К счастью, многие IDE поставляются с установленным Maven.
• Интерактивный редактор разработки (IDE): Я использую IntelliJ Community Edition, но вы можете использовать Eclipse IDE или любую другую Java IDE по вашему выбору
• Git: Если вы хотите клонировать проект, вам нужен клиент Git.

Чтобы клонировать проект и выполнить его, после установки Git выполните следующую команду:

  git clone https://github.com/bryantson/OpensourceDotComDemos.git  

Затем в вашей любимой среде IDE вы можете импортировать код в репозитории TopDesignPatterns как проект Apache Maven.

Я использую Java, но вы можете реализовать шаблон проектирования, используя любой язык программирования, который поддерживает принцип абстракции.

Singleton pattern: Избегайте создания объекта каждый раз

Шаблон синглтона — это очень популярный шаблон проектирования, который также относительно прост в реализации, потому что вам нужен только один класс.Тем не менее, многие разработчики спорят о том, превосходят ли преимущества шаблона Singleton свои проблемы, потому что в нем отсутствуют явные преимущества и ими легко злоупотреблять. Немногие разработчики реализуют синглтон напрямую; вместо этого в таких средах программирования, как Spring Framework и Google Guice, есть встроенные функции шаблонов синглтона.

Но знание о синглтоне все еще чрезвычайно полезно. Одноэлементный шаблон гарантирует, что класс создается только один раз, и обеспечивает глобальную точку доступа к нему.

Шаблон Singleton: Обеспечивает создание только одного экземпляра и избегает создания нескольких экземпляров одного и того же объекта.

На диаграмме ниже показан типичный процесс создания объекта класса. Когда клиент просит создать объект, конструктор создает или создает экземпляр объекта и возвращается в класс с помощью метода вызывающей стороны. Однако это происходит каждый раз, когда запрашивается объект — вызывается конструктор, создается новый объект, и он возвращается с уникальным объектом.Я предполагаю, что создатели языка ООП имели причину создания нового объекта каждый раз, но сторонники одноэлементного процесса говорят, что это избыточно и трата ресурсов.

Следующая диаграмма создает объект с использованием одноэлементного шаблона. Здесь конструктор вызывается только тогда, когда объект запрашивается первый раз через назначенный метод getInstance (). Обычно это делается путем проверки нулевого значения, и объект сохраняется внутри класса singleton как значение частного поля.При следующем вызове getInstance () класс возвращает объект, созданный в первый раз. Новый объект не создан; он просто возвращает старый.

Следующий скрипт показывает простейший из возможных способов создания шаблона синглтона:

Пакет

 org.opensource.demo.singleton; 
 открытый класс OpensourceSingleton {
 
 открытый статический OpensourceSingleton uniqueInstance; 
 
 private OpensourceSingleton () {
} 
 
 public static OpensourceSingleton getInstance () {
 if (uniqueInstance == null) {
 uniqueInstance = new OpensourceSingleton (); 
} 
 return uniqueInstance; 
} 
 
} 
 

На стороне вызывающей стороны вот как будет вызываться класс singleton для получения объекта:

 
 Opensource newObject = Opensource.деЫпзЬапсе (); 
 

Этот код демонстрирует идею одиночной скважины:

1. Когда вызывается getInstance (), он проверяет, был ли объект уже создан, проверяя нулевое значение.
2. Если значение равно нулю, оно создает новый объект, сохраняет его в приватном поле и возвращает объект вызывающей стороне. В противном случае он возвращает объект, который был создан ранее.

Основной проблемой этой одноэлементной реализации является игнорирование параллельных процессов.Когда несколько процессов, использующих потоки, получают доступ к ресурсу одновременно, возникает проблема. Существует одно решение для этого, и оно называется с двойной проверкой блокировки для многопоточной безопасности, которое показано здесь:

Пакет

 org.opensource.demo.singleton; Открытый класс 
 ImprovedOpensourceSingleton {
 статическая изменчивая статическая 
 ImprovedOpensourceSingleton uniqueInstance; 
 
 private ImprovedOpensourceSingleton () {} 
 
 public static ImprovedOpensourceSingleton getInstance () {
 if (uniqueInstance == null) {
 синхронизирован (ImprovedOpensourceSingleton.class) {
 if (uniqueInstance == null) {
 uniqueInstance = new ImprovedOpensourceSingleton (); 
} 
} 
} 
 return uniqueInstance; 
} 
 
} 
 

Просто чтобы подчеркнуть предыдущий момент, убедитесь, что ваш синглтон реализован напрямую, только если вы считаете, что это безопасный вариант. Лучший способ — использовать функцию Singleton — использовать хорошо разработанную среду программирования.

Фабричный шаблон: делегируйте создание объекта фабричному классу, чтобы скрыть логику создания

Заводской шаблон — это еще один известный шаблон проектирования, но он немного сложнее. Существует несколько способов реализации фабричного шаблона, но следующий пример кода демонстрирует самый простой способ. Шаблон фабрики определяет интерфейс для создания объекта, но позволяет подклассам решать, какой класс создать.

Шаблон фабрики: Делегирует создание объекта классу фабрики, поэтому он скрывает логику создания.

На схеме ниже показано, как реализован простейший шаблон фабрики.

Вместо того, чтобы клиент напрямую вызывал создание объекта, он запрашивает класс фабрики для определенного объекта, типа x. На основе типа фабричный шаблон решает, какой объект создать и вернуть.

В этом примере кода OpensourceFactory является реализацией класса фабрики, которая берет типа от вызывающей стороны и решает, какой объект создать на основе этого входного значения:

 пакет орг.opensource.demo.factory; 
 открытый класс OpensourceFactory {
 
 открытый OpensourceJVMServers getServerByVendor (String name) {
 if (name.equals ("Apache")) {
 return new Tomcat (); 
} 
 иначе if (name.equals ("Eclipse")) {
 return new Jetty (); 
} 
 иначе if (name.equals ("RedHat")) {
 return new WildFly (); 
} 
 иначе {
 вернуть ноль; 
} 
} 
} 
 

И OpenSourceJVMServer — это 100% класс абстракции (или класс интерфейса), который указывает, что реализовать, а не как:

 пакет орг.opensource.demo.factory; Открытый интерфейс 
 OpensourceJVMServers {
 public void startServer (); 
 публичный void stopServer (); 
 public String getName (); 
} 
 

Вот пример класса реализации для OpensourceJVMServers. Когда «RedHat» передается как тип в фабричный класс, создается сервер WildFly:

Пакет

 org.opensource.demo.factory; Открытый класс 
 WildFly реализует OpensourceJVMServers {
 public void startServer () {
 System.out.println («Запуск сервера WildFly ...»); 
} 
 
 public void stopServer () {
 System.out.println («Завершение работы WildFly Server ...»); 
} 
 
 public String getName () {
 return "WildFly"; 
} 
} 
 

Шаблон наблюдателя: подписывайтесь на темы и получайте уведомления об обновлениях

Наконец, существует шаблон наблюдателя . Подобно одноэлементному шаблону, немногие профессиональные программисты реализуют шаблон наблюдателя напрямую.Однако многие реализации службы обмена сообщениями и обслуживания данных заимствуют концепцию шаблона наблюдателя. Шаблон наблюдателя определяет зависимости «один ко многим» между объектами, поэтому, когда один объект изменяет состояние, все его зависимости уведомляются и обновляются автоматически.

Шаблон наблюдателя: Подпишитесь на темы / темы, по которым клиент может быть уведомлен при наличии обновления.

Самый простой способ подумать о шаблоне наблюдателя — это представить список рассылки, в котором вы можете подписаться на любую тему, будь то открытый код, технологии, знаменитости, кулинария или что-то еще, что вас интересует.Каждая тема поддерживает список своих подписчиков, который эквивалентен «наблюдателю» в шаблоне наблюдателя. При обновлении темы все ее подписчики (наблюдатели) уведомляются об изменениях. А подписчик всегда может отписаться от темы.

Как показано на следующей диаграмме, клиент может быть подписан на разные темы и добавлять наблюдателя для уведомления о новой информации. Поскольку наблюдатель постоянно слушает субъекта, он уведомляет клиента о любых изменениях, которые происходят.

Давайте рассмотрим пример кода для шаблона наблюдателя, начиная с класса тема / тема:

Пакет

 org.opensource.demo.observer; 
 открытый интерфейс Тема {
 
 public void addObserver (наблюдатель-наблюдатель); 
 public void deleteObserver (наблюдатель-наблюдатель); 
 public void notifyObservers (); 
} 
 

Этот код описывает интерфейс для различных тем для реализации определенных методов. Обратите внимание, как наблюдатель может быть добавлен, удален или уведомлен.

Вот пример реализации темы:

Пакет

 org.opensource.demo.observer; 
 import java.util.List; 
 import java.util.ArrayList; 
 Открытая конференция 
 реализует тему {
 приватный List  listObservers; 
 частных лиц всего 
 частных int totalSpeakers; 
 private String nameEvent; 
 
 public Conference () {
 listObservers = new ArrayList  (); 
} 
 
 public void addObserver (наблюдатель-наблюдатель) {
 listObservers.добавить (наблюдатель); 
} 
 
 public void deleteObserver (наблюдатель-наблюдатель) {
 int i = listObservers.indexOf (наблюдатель); 
 if (i> = 0) {
 listObservers.remove (i); 
} 
} 
 
 public void notifyObservers () {
 для (int i = 0, nObservers = listObservers.size (); i  Наблюдатель-наблюдатель = listObservers.get (i); 
 наблюдатель.обновление (totalAttendees, totalSpeakers, nameEvent); 
} 
} 
 
 public void setConferenceDetails (int totalAttendees, int totalSpeakers, String nameEvent) {
 это.totalAttendees = totalAttendees; 
 this.totalSpeakers = totalSpeakers; 
 this.nameEvent = nameEvent; 
 notifyObservers (); 
} 
} 
 

Этот класс определяет реализацию конкретной темы. Когда происходит изменение, эта реализация вызывается там. Обратите внимание, что для этого требуется количество наблюдателей, которое хранится в виде списка, и оно может уведомлять и поддерживать наблюдателей.

Вот класс наблюдателей:

 пакет орг.opensource.demo.observer; Публичный интерфейс 
 Observer {
 публичное пустое обновление (int totalAttendees, int totalSpeakers, String nameEvent); 
} 
 

Этот класс определяет интерфейс, который могут реализовывать разные наблюдатели для выполнения определенных действий.

Например, реализация наблюдателя может распечатать количество участников и докладчиков на конференции:

Пакет

 org.opensource.demo.observer; 
 открытый класс MonitorConferenceAttendees реализует Observer {
 private int totalAttendees; 
 частных int totalSpeakers; 
 private String nameEvent; 
 приватная тема в теме; 
 
 public MonitorConferenceAttendees (Тема раздела) {
 это.тема = тема; 
 topic.addObserver (это); 
} 
 
 публичное пустое обновление (int totalAttendees, int totalSpeakers, String nameEvent) {
 this.totalAttendees = totalAttendees; 
 this.totalSpeakers = totalSpeakers; 
 this.nameEvent = nameEvent; 
 printConferenceInfo (); 
} 
 
 public void printConferenceInfo () {
 System.out.println (this.nameEvent + "has" + totalSpeakers + "докладчики и" + totalAttendees + "участники"); 
} 
} 
 

Куда пойти отсюда?

Теперь, когда вы прочитали это вводное руководство по шаблонам проектирования, вы должны быть в хорошем состоянии, чтобы использовать другие шаблоны проектирования, такие как фасад, шаблон и декоратор.Существуют также параллельные и распределенные шаблоны проектирования системы, такие как шаблон выключателя и шаблон актера.

Однако я считаю, что лучше сначала отточить свои навыки, внедрив эти шаблоны проектирования в свои сторонние проекты или просто на практике. Вы даже можете начать размышлять над тем, как применить эти шаблоны проектирования в ваших реальных проектах. Далее, я настоятельно рекомендую проверить твердые принципы ООП. После этого вы будете готовы изучить другие шаблоны проектирования.

,

шаблонов проектирования Java — пример учебника

шаблоны проектирования очень популярны среди разработчиков программного обеспечения. Шаблон проектирования — это хорошо описанное решение типичной проблемы программного обеспечения. Я много писал о шаблонах проектирования Java . Вы можете скачать электронную книгу в формате PDF (более 130 страниц), подписавшись на нашу рассылку.

Шаблоны проектирования Java

Некоторые из преимуществ использования шаблонов проектирования:

1. Шаблоны проектирования уже определены и предоставляют подход промышленного стандарта для решения повторяющейся проблемы, поэтому это экономит время, если мы разумно используем шаблон проектирования.Существует много шаблонов проектирования Java, которые мы можем использовать в наших проектах на основе Java.
2. Использование шаблонов проектирования способствует повторному использованию , что приводит к более надежному и легко поддерживаемому коду. Это помогает снизить совокупную стоимость владения программным продуктом.
3. Поскольку шаблоны проектирования уже определены, это облегчает понимание и отладку нашего кода. Это приводит к более быстрому развитию, и новые члены команды понимают это легко.

Шаблоны проектирования Java делятся на три категории — творческие , структурные и поведенческие шаблоны проектирования .Этот пост служит индексом для всех статей о шаблонах проектирования Java, которые я написал до сих пор.

Видео-учебники по шаблонам дизайна

Недавно я запустил видеоруководства по шаблонам проектирования, и они загружены на YouTube. Пожалуйста, подпишитесь на мой канал на YouTube, так как я планирую загружать намного больше видео на Core Java, Spring Framework и т. Д. для конкретных ситуаций.

1. Singleton Pattern

Singleton pattern ограничивает создание экземпляров класса и гарантирует, что в виртуальной машине Java существует только один экземпляр класса. Кажется, что это очень простой шаблон проектирования, но когда дело доходит до реализации, у него много проблем с реализацией. Реализация шаблона Singleton всегда была спорной темой среди разработчиков. Ознакомьтесь с Singleton Design Pattern , чтобы узнать о различных способах реализации шаблона Singleton, а также о плюсах и минусах каждого из методов.Это один из самых обсуждаемых шаблонов проектирования Java.

2. Фабричный шаблон

Фабричный шаблон проектирования используется, когда у нас есть суперкласс с несколькими подклассами и на основе входных данных нам нужно вернуть один из подклассов. Этот шаблон берет на себя ответственность за создание экземпляра класса от клиентской программы до класса фабрики. Мы можем применить шаблон Singleton к классу Factory или сделать метод factory статическим. Посмотрите Factory Design Pattern , например, преимущества программы и заводского образца.Это один из наиболее широко используемых шаблонов проектирования Java.

3. Абстрактная фабричная модель

Абстрактная фабричная модель похожа на фабричную модель и представляет собой фабрику фабрик. Если вы знакомы с шаблоном проектирования фабрики в java, вы заметите, что у нас есть один класс Factory, который возвращает различные подклассы на основе предоставленного ввода, и класс фабрики использует операторы if-else или switch для достижения этой цели.

В шаблоне Abstract Factory мы избавляемся от блока if-else и имеем класс фабрики для каждого подкласса, а затем класс Abstract Factory, который будет возвращать подкласс на основе входного класса фабрики.Проверьте Abstract Factory Pattern , чтобы узнать, как реализовать этот шаблон с примером программы.

4. Шаблон Builder

Этот шаблон был введен для решения некоторых проблем с шаблонами проектирования Factory и Abstract Factory, когда объект содержит много атрибутов. Шаблон Builder решает проблему с большим количеством необязательных параметров и несогласованным состоянием, предоставляя способ пошагового построения объекта и предоставляя метод, который фактически вернет конечный объект.Посмотрите Builder Pattern для примера программы и классов, используемых в JDK. <

5. Шаблон прототипа

Шаблон прототипа используется, когда создание объекта является дорогостоящим делом и требует много времени и ресурсов, и у вас есть подобный объект уже существует. Таким образом, этот шаблон предоставляет механизм для копирования исходного объекта в новый объект, а затем его изменения в соответствии с нашими потребностями. Этот шаблон использует клонирование Java для копирования объекта.

Шаблон проектирования прототипа требует, чтобы объект, который вы копируете, предоставлял функцию копирования.Это не должно быть сделано любым другим классом. Однако следует ли использовать мелкую или глубокую копию свойств объекта, зависит от требований, и это является дизайнерским решением. Проверьте Prototype Pattern для примера программы.

Структурные шаблоны проектирования

Структурные шаблоны предоставляют различные способы создания структуры классов, например, используя наследование и композицию для создания большого объекта из небольших объектов.

1. Шаблон адаптера

Шаблон проектирования адаптера является одним из структурных шаблонов проектирования и используется для совместной работы двух несвязанных интерфейсов.Объект, который присоединяется к этим несвязанным интерфейсам, называется адаптером. В качестве примера из реальной жизни мы можем рассматривать мобильное зарядное устройство в качестве адаптера, поскольку для зарядки аккумулятора требуется 3 В, а обычная розетка выдает напряжение 120 В (США) или 240 В (Индия). Таким образом, мобильное зарядное устройство работает как адаптер между разъемом для зарядки мобильных телефонов и настенной розеткой. Посмотрите Adapter Pattern для примера программы и ее использования в Java.

2. Составной шаблон

Составной шаблон является одним из структурных шаблонов проектирования и используется, когда нам необходимо представить иерархию части-целого.Когда нам нужно создать структуру таким образом, чтобы объекты в структуре обрабатывались одинаково, мы можем применить шаблон составного проекта.

Давайте разберемся с примером из реальной жизни. Диаграмма — это структура, состоящая из таких объектов, как круг, линии, треугольник и т. Д., И когда мы заполняем чертеж цветом (скажем, красным), тот же цвет также применяется к Объекты на чертеже. Здесь рисунок состоит из разных частей, и все они имеют одинаковые операции. Проверьте статью Composite Pattern для различных компонентов составного шаблона и примера программы.

3. Прокси-шаблон

Прокси-шаблон предназначен для «Предоставления суррогата или заполнителя для другого объекта для контроля доступа к нему». Само определение очень ясно, и шаблон прокси используется, когда мы хотим обеспечить контролируемый доступ к функциональности.

Допустим, у нас есть класс, который может выполнять некоторые команды в системе. Теперь, если мы используем его, это нормально, но если мы хотим передать эту программу клиентскому приложению, у нее могут быть серьезные проблемы, потому что клиентская программа может выдать команду на удаление некоторых системных файлов или изменить некоторые параметры, которые вам не нужны ,Посмотрите пост Proxy Pattern для примера программы с подробностями реализации.

4. Шаблон Flyweight

Шаблон проектирования flyweight используется, когда нам нужно создать множество объектов класса. Поскольку каждый объект потребляет пространство памяти, которое может иметь решающее значение для устройств с малым объемом памяти, таких как мобильные устройства или встроенные системы, можно применять шаблон проектирования с упрощенной конструкцией, чтобы уменьшить нагрузку на память путем совместного использования объектов. Реализация пула строк в Java является одним из лучших примеров реализации шаблонов Flyweight.Посмотрите статью Flyweight Pattern для примера программы и процесса реализации.

5. Шаблон фасада

Шаблон фасада

используется для облегчения взаимодействия клиентских приложений с системой. Предположим, у нас есть приложение с набором интерфейсов для использования базы данных MySql / Oracle и для создания отчетов различных типов, таких как отчет HTML, отчет PDF и т. Д. Таким образом, у нас будет другой набор интерфейсов для работы с базами данных разных типов. , Теперь клиентское приложение может использовать эти интерфейсы для получения необходимого соединения с базой данных и создания отчетов.Но когда сложность возрастает или имена поведения интерфейса сбивают с толку, клиентскому приложению будет трудно управлять им. Таким образом, мы можем применить шаблон Facade здесь и предоставить интерфейс-оболочку поверх существующего интерфейса, чтобы помочь клиентскому приложению. Проверьте Фасад Pattern пост для деталей реализации и пример программы.

6. Шаблон моста

Когда у нас есть иерархии интерфейсов в обоих интерфейсах, а также реализациях, тогда шаблон проектирования моста используется для отделения интерфейсов от реализации и скрытия деталей реализации от клиентских программ.Как и шаблон адаптера, это один из шаблонов структурного проектирования.

Реализация шаблона проектирования моста следует за понятием, чтобы предпочесть Composition вместо наследования. Ознакомьтесь с публикацией Bridge Pattern для получения подробной информации о реализации и примера программы.

7. Шаблон декоратора

Шаблон проектирования декоратора используется для изменения функциональности объекта во время выполнения. В то же время другие экземпляры того же класса не будут затронуты этим, поэтому отдельный объект получает измененное поведение.Шаблон проектирования декоратора является одним из структурных шаблонов проектирования (таких как Шаблон адаптера, Шаблон моста, Составной шаблон) и использует для реализации абстрактные классы или интерфейс с композицией.

Мы используем наследование или композицию для расширения поведения объекта, но это делается во время компиляции и применимо ко всем экземплярам класса. Мы не можем добавлять какие-либо новые функциональные возможности, чтобы удалить любое существующее поведение во время выполнения — это когда шаблон Decorator входит в картину.Проверьте Декоратор Pattern пост для примера программы и детали реализации.

Поведенческие паттерны проектирования

Поведенческие паттерны обеспечивают решение для лучшего взаимодействия между объектами и того, как обеспечить потерю связи и гибкость, чтобы легко расширяться.

1. Шаблонный метод Pattern

Шаблонный метод — это поведенческий шаблон проектирования, используемый для создания заглушки метода и переноса некоторых этапов реализации на подклассы.Метод template определяет шаги для выполнения алгоритма и может обеспечить реализацию по умолчанию, которая может быть общей для всех или некоторых подклассов.

Предположим, мы хотим предоставить алгоритм для строительства дома. Шаги, которые необходимо выполнить, чтобы построить дом, — это строительство фундамента, опор здания, стен здания и окон. Важным моментом является то, что мы не можем изменить порядок выполнения, потому что мы не можем строить окна до создания фундамента. Таким образом, в этом случае мы можем создать шаблонный метод, который будет использовать различные методы для строительства дома.Проверьте Template Method Pattern пост для деталей реализации с примером программы.

2. Шаблон посредника

Шаблон проектирования посредника используется для обеспечения централизованной среды связи между различными объектами в системе. Шаблон проектирования посредника очень полезен в корпоративном приложении, где несколько объектов взаимодействуют друг с другом. Если объекты взаимодействуют друг с другом напрямую, компоненты системы тесно связаны друг с другом, что повышает стоимость обслуживания и не позволяет легко расширяться.Шаблон посредника фокусируется на предоставлении посредника между объектами для связи и помощи в реализации потери связи между объектами.

Авиадиспетчер является отличным примером схемы посредника, когда диспетчерский пункт аэропорта служит посредником для связи между различными рейсами. Посредник работает как маршрутизатор между объектами, и он может иметь собственную логику для обеспечения способа связи. Проверьте Mediator Pattern пост для деталей реализации с примером программы.

3. Схема цепочки ответственности

Схема цепочки ответственности используется для достижения слабой связи в разработке программного обеспечения, когда запрос от клиента передается цепочке объектов для их обработки. Затем объект в цепочке решит, кто будет обрабатывать запрос и нужно ли отправлять запрос следующему объекту в цепочке или нет.

Мы знаем, что мы можем иметь несколько блоков catch в коде блока try-catch. Здесь каждый блок catch является своего рода процессором для обработки этого конкретного исключения.Поэтому, когда в блоке try возникает исключение, оно отправляется в первый блок catch для обработки. Если блок catch не может его обработать, он направляет запрос следующему объекту в цепочке, то есть следующему блоку catch. Если даже последний блок catch не может обработать его, исключение выдается вызывающей программе вне цепочки.

Логика банкомата

банкомата может быть реализована с использованием шаблона Цепочка ответственности , см. Связанный пост.

4. Шаблон наблюдателя

Шаблон проектирования наблюдателя полезен, когда вы интересуетесь состоянием объекта и хотите получать уведомления при любых изменениях.В шаблоне наблюдателя объект, который наблюдает за состоянием другого объекта, называется Наблюдатель , а объект, который отслеживается, называется Субъект .

Java предоставляет встроенную платформу для реализации шаблона Observer через класс java.util.Observable и интерфейс java.util.Observer. Тем не менее, он не используется широко, потому что реализация очень проста, и большую часть времени мы не хотим в конечном итоге расширять класс только для реализации шаблона Observer, поскольку java не обеспечивает множественное наследование в классах.

Служба сообщений Java (JMS) использует шаблон Observer вместе с шаблоном Mediator, чтобы приложения могли подписываться и публиковать данные в других приложениях. Проверьте Observer Pattern пост для деталей реализации и пример программы.

5. Шаблон стратегии

Шаблон стратегии используется, когда у нас есть несколько алгоритмов для конкретной задачи, и клиент решает, что фактическая реализация будет использоваться во время выполнения.

Шаблон стратегии также известен как шаблон политики.Мы определяем несколько алгоритмов и позволяем клиентским приложениям передавать алгоритм, который будет использоваться в качестве параметра. Одним из лучших примеров этого шаблона является метод Collections.sort (), который принимает параметр Comparator. Основываясь на различных реализациях интерфейсов Comparator, объекты сортируются по-разному.

Ознакомьтесь с Strategy Pattern для подробностей реализации и примера программы.

6. Шаблон команд

Шаблон команд

используется для реализации потери связи в модели запрос-ответ.В шаблоне команды запрос отправляется вызывающему и вызывающему передают его инкапсулированному объекту команды . Команда объекта передает запрос соответствующему методу Receiver для выполнения определенного действия.

Допустим, мы хотим предоставить утилиту файловой системы с методами для открытия, записи и закрытия файла, и она должна поддерживать несколько операционных систем, таких как Windows и Unix.

Для реализации нашей утилиты File System, прежде всего, нам нужно создать классы приемника, которые фактически будут выполнять всю работу.Поскольку мы кодируем в терминах интерфейсов Java, у нас может быть интерфейс FileSystemReceiver и его классы реализации для различных разновидностей операционной системы, таких как Windows, Unix, Solaris и т. Д. В статье Pattern Pattern для подробностей реализации приведен пример программы.

7. Шаблон состояний

Шаблон проектирования состояний используется, когда Объект меняет свое поведение в зависимости от его внутреннего состояния.

Если нам нужно изменить поведение объекта в зависимости от его состояния, мы можем иметь переменную состояния в объекте и использовать блок условия if-else для выполнения различных действий в зависимости от состояния.Шаблон состояния используется для обеспечения систематического и слабо связанного способа достижения этого посредством реализаций контекста и состояния.

Посмотрите сообщение State Pattern для подробностей реализации с примером программы.

8. Шаблон посетителя

Шаблон посетителя используется, когда нам нужно выполнить операцию над группой похожих объектов. С помощью шаблона посетителя мы можем переместить операционную логику из объектов в другой класс.

Например, представьте корзину покупок, в которую мы можем добавить товары другого типа (элементы). Когда мы нажимаем кнопку «Оформить заказ», она рассчитывает общую сумму, подлежащую оплате.Теперь у нас может быть логика вычисления в классах элементов или мы можем переместить эту логику в другой класс, используя шаблон посетителя. Давайте реализуем это в нашем примере шаблона посетителя. Проверьте Шаблон посетителя пост для деталей реализации.

9. Шаблон интерпретатора

используется для определения грамматического представления языка и предоставляет интерпретатора для работы с этой грамматикой.

Лучший пример этого шаблона — это компилятор Java, который интерпретирует исходный код Java в байт-код, понятный для JVM.Google Translator также является примером шаблона интерпретатора, где ввод может быть на любом языке, и мы можем интерпретировать вывод на другом языке.

Обратите внимание на Шаблон интерпретатора , например, на программу.

10. Шаблон итератора

Шаблон итератора в одном из поведенческих шаблонов, который используется для обеспечения стандартного способа обхода группы объектов. Шаблон Iterator широко используется в Java Collection Framework, где интерфейс Iterator предоставляет методы для обхода коллекции.

Шаблон итератора — это не только обход коллекции, но мы также можем предоставить различные типы итераторов на основе наших требований. Шаблон итератора скрывает фактическую реализацию обхода через коллекцию, а клиентские программы просто используют методы итератора. Посмотрите статью Iterator Pattern для примера программы и реализации.

11. Шаблон Memento

Шаблон дизайна Memento используется, когда мы хотим сохранить состояние объекта, чтобы мы могли восстановить его позже.Шаблон Memento используется для реализации этого таким образом, что сохраненные данные состояния объекта недоступны вне объекта, что защищает целостность сохраненных данных состояния.

Шаблон Memento реализован с двумя объектами — Originator и Caretaker. Создатель — это объект, состояние которого необходимо сохранить и восстановить, и он использует внутренний класс для сохранения состояния объекта. Внутренний класс называется Memento и является частным, поэтому к нему нельзя получить доступ из других объектов.

Ознакомьтесь с Memento Pattern для примера программы и деталей реализации.

Разные шаблоны проектирования

Существует множество шаблонов проектирования, которые не подпадают под шаблоны проектирования GoF. Давайте посмотрим на некоторые из этих популярных шаблонов дизайна.

1. Шаблон проектирования DAO

Шаблон проектирования DAO используется для отделения логики сохранения данных на отдельном уровне. DAO — очень популярная модель, когда мы проектируем системы для работы с базами данных.Идея состоит в том, чтобы отделить уровень обслуживания от уровня доступа к данным. Таким образом, мы реализуем разделение логики в нашем приложении.

Checkout DAO Pattern для получения полной информации и примера программы.

2. Схема внедрения зависимостей

Инъекция зависимостей позволяет нам удалить жестко запрограммированные зависимости и сделать наше приложение слабо связанным, расширяемым и обслуживаемым. Мы можем реализовать внедрение зависимостей в Java, чтобы переместить разрешение зависимостей от времени компиляции к времени выполнения.Spring Framework построен по принципу внедрения зависимостей.

Узнайте больше о шаблоне внедрения зависимостей, чтобы понять, как реализовать его в нашем приложении Java.

3. Шаблон MVC

Шаблон MVC — один из старейших архитектурных шаблонов для создания веб-приложений. MVC расшифровывается как Model-View-Controller.

Checkout MVC Pattern для более подробной информации и полного примера кода.

Это все для разных шаблонов проектирования в Java. Целью этого поста является предоставление индекса для удобного просмотра.