Modelele de proiectare software sunt obiecte și clase comunicante care sunt personalizate pentru a rezolva o problemă generală de proiectare într-un anumit context. Modelele de proiectare software sunt soluții generale, reutilizabile, la problemele comune care apar în timpul proiectării și dezvoltării software-ului. Ele reprezintă cele mai bune practici pentru rezolvarea anumitor tipuri de probleme și oferă dezvoltatorilor o modalitate de a comunica despre soluții eficiente de proiectare.

Înțelegerea și aplicarea acestor modele vă poate îmbunătăți semnificativ abilitățile de dezvoltare software. Pentru cei care doresc să-și aprofundeze cunoștințele și aplicarea modelelor de proiectare software, sistemul nostru complet curs de proiectare a sistemului oferă o abordare structurată a stăpânirii acestor concepte esențiale. Învățând din exemple din lumea reală și din informațiile experților, puteți dezvolta expertiza pentru a implementa eficient aceste modele în proiectele dvs.

Cuprins

• Tipuri de modele de proiectare software
• Modele de design creațional
• Modele de proiectare structurală
• Modele de design comportamental
• Modele de proiectare în diferite limbi
• Întrebări de interviu despre modelele de proiectare software
• Întrebări frecvente despre modelele de proiectare software

Tipuri de modele de proiectare software

Există trei tipuri de modele de design:

• Model de design creațional
• Model de proiectare structurală
• Model de design comportamental

Modele de design creațional

Creational Design Pattern abstractizează procesul de instanțiere. Ele ajută la realizarea unui sistem independent de modul în care obiectele sale sunt create, compuse și reprezentate.

Tipuri de modele de design creațional:

1. Model de proiectare prin metoda fabricii

Modelul Factory Method este folosit pentru a crea obiecte fără a specifica clasa exactă de obiect care va fi creat. Acest model este util atunci când trebuie să decuplați crearea unui obiect de implementarea acestuia.

2. Model de design abstract al metodei fabricii

Modelul Abstract Factory este aproape similar cu Modelul Factory și este considerat un alt strat de abstractizare față de modelul din fabrică. Modelele abstracte ale fabricii funcționează în jurul unei super-fabrici care creează alte fabrici.

3. Model de proiectare a metodei Singleton

Metoda Singleton sau modelul Singleton Design este unul dintre cele mai simple modele de design. Se asigură că o clasă are o singură instanță și oferă un punct global de acces la ea.

4. Model de proiectare a metodei prototipului

Prototipul ne permite să ascundem de client complexitatea realizării de noi instanțe. Conceptul este de a copia un obiect existent, mai degrabă decât de a crea o instanță nouă de la zero, ceva care poate include operațiuni costisitoare. Obiectul existent acționează ca un prototip și conține starea obiectului.

5. Model de proiectare pentru metoda constructorului

Modelul Builder își propune să separe construcția unui obiect complex de reprezentarea acestuia, astfel încât același proces de construcție să poată crea reprezentări diferite. Este folosit pentru a construi un obiect complex pas cu pas, iar pasul final va returna obiectul.

Modele de proiectare structurală

Modelele de proiectare structurală se preocupă de modul în care clasele și obiectele sunt compuse pentru a forma structuri mai mari. Modelele de clasă structurală folosesc moștenirea pentru a compune interfețe sau implementări.

Tipuri de modele de proiectare structurală:

1. Model de proiectare pentru metoda adaptorului

Modelul adaptorului convertește interfața unei clase într-o altă interfață pe care o așteptă clienții. Adaptorul permite claselor să lucreze împreună, ceea ce altfel nu ar putea din cauza interfețelor incompatibile.

2. Model de proiectare prin metoda Bridge

Modelul de punte permite ca Abstracția și Implementarea să fie dezvoltate independent, iar codul clientului poate accesa doar partea Abstracție fără a fi preocupat de partea de Implementare.

3. Model de proiectare al metodei compozite

Modelul compozit este un model de proiectare de partiționare și descrie un grup de obiecte care este tratat în același mod ca o singură instanță a aceluiași tip de obiect. Intenția unui compozit este de a compune obiecte în structuri arborescente pentru a reprezenta ierarhii parțial-întreg.

4. Model de proiectare pentru metoda decoratorului

Ne permite să adăugăm în mod dinamic funcționalitate și comportament unui obiect fără a afecta comportamentul altor obiecte existente în cadrul aceleiași clase. Folosim moștenirea pentru a extinde comportamentul clasei. Acest lucru are loc în timpul compilării și toate instanțele acelei clase primesc comportamentul extins.

5. Model de proiectare pentru metoda de fațadă

Facade Method Design Pattern oferă o interfață unificată pentru un set de interfețe dintr-un subsistem. Fațada definește o interfață de nivel înalt care face subsistemul mai ușor de utilizat.

6. Model de proiectare a metodei Flyweight

Acest model oferă modalități de a reduce numărul de obiecte, îmbunătățind astfel structura obiectelor necesare aplicației. Modelul Flyweight este folosit atunci când trebuie să creăm un număr mare de obiecte similare.

maven install

7. Model de proiectare a metodei proxy

Proxy înseamnă „în loc de”, reprezentând” sau „în loc de” sau „în numele” sunt semnificații literale ale proxy și care explică în mod direct modelul de design al proxy. Proxy-urile sunt, de asemenea, numiți surogate, mânere și wrappers. Ele sunt strâns legate ca structură, dar nu și scop, cu adaptori și decoratori.

Modele de design comportamental

Tiparele comportamentale se ocupă de algoritmi și de repartizarea responsabilităților între obiecte. Tiparele comportamentale descriu nu doar modele de obiecte sau clase, ci și modele de comunicare dintre ele. Aceste modele caracterizează fluxul de control complex, care este dificil de urmărit în timpul execuției.

Tipuri de modele de design comportamental:

1. Modelul de design al metodei lanțului de responsabilitate

Modelul de lanț de responsabilitate este utilizat pentru a realiza o cuplare liberă în proiectarea software-ului, în care o solicitare din partea clientului este transmisă unui lanț de obiecte pentru a le procesa. Ulterior, obiectul din lanț va decide singur cine va procesa cererea și dacă cererea trebuie trimisă la următorul obiect din lanț sau nu.

2. Model de proiectare a metodei de comandă

Modelul de comandă este un model de design comportamental care transformă o solicitare într-un obiect de sine stătător, care conține toate informațiile despre cerere. Acest obiect poate fi transmis, stocat și executat ulterior

3. Model de proiectare a metodei interpretului

Modelul de interpret este folosit pentru a defini o reprezentare gramaticală pentru o limbă și oferă un interpret care să se ocupe de această gramatică.

4. Modelul de proiectare al metodei mediatorului

Permite decuplarea obiectelor prin introducerea unui strat între ele, astfel încât interacțiunea dintre obiecte să aibă loc prin intermediul stratului.

5. Modele de proiectare a metodei Memento

Este folosit pentru a restabili starea unui obiect la o stare anterioară. Pe măsură ce aplicația dvs. progresează, este posibil să doriți să salvați punctele de control în aplicație și să le restabiliți ulterior. Intenția modelului Memento Design este fără a încălca încapsularea, captarea și exteriorizarea stării interne a unui obiect, astfel încât obiectul să poată fi restabilit ulterior în această stare.

6. Model de proiectare pentru metoda observatorului

Acesta definește o dependență unu-la-mulți între obiecte, astfel încât atunci când un obiect (subiectul) își schimbă starea, toți dependenții săi (observatorii) sunt notificați și actualizați automat.

7. State Method Design Pattern

Un model de design de stare este utilizat atunci când un obiect își schimbă comportamentul pe baza stării sale interne. Dacă trebuie să schimbăm comportamentul unui obiect în funcție de starea sa, putem avea o variabilă de stare în Object și putem folosi blocul de condiții if-else pentru a efectua diferite acțiuni în funcție de stare.

8. Model de proiectare a metodei de strategie

Modelul de proiectare a strategiei permite selectarea comportamentului unui obiect în timpul execuției. Este unul dintre modelele de design Gang of Four (GoF), care sunt utilizate pe scară largă în programarea orientată pe obiecte. Modelul Strategiei se bazează pe ideea încapsulării unei familii de algoritmi în clase separate care implementează o interfață comună.

9. Model de proiectare a metodei șablonului

Modelul de proiectare a metodei șablonului este de a defini un algoritm ca un schelet de operații și de a lăsa detaliile să fie implementate de clasele copil. Structura generală și secvența algoritmului sunt păstrate de clasa părinte.

np zerouri

10. Model de proiectare pentru metoda vizitatorului

Este folosit atunci când trebuie să efectuăm o operație pe un grup de obiecte similare. Cu ajutorul modelului vizitator, putem muta logica operațională de la obiecte în altă clasă.

Modele de proiectare în diferite limbi

Întrebări de interviu despre modelele de proiectare software

• Proiectați o parcare folosind principii orientate pe obiecte
• Proiectați structuri de date și algoritmi pentru sistemul de fișiere în memorie
• Cum să preveniți modelul Singleton de la reflectare, serializare și clonare?

Întrebări frecvente despre modelele de proiectare software

1. Ce sunt modelele de proiectare software?

• Modelele de proiectare software sunt soluții reutilizabile la probleme comune care apar în timpul dezvoltării software. Sunt șabloane pentru rezolvarea problemelor recurente de proiectare și oferă o modalitate de a crea sisteme software flexibile, scalabile și care pot fi întreținute.

2. De ce sunt importante modelele de design în dezvoltarea de software?

• Modelele de proiectare promovează cele mai bune practici, îmbunătățesc lizibilitatea codului și facilitează reutilizarea codului. Acestea ajută la crearea de software care este modular, extensibil și mai ușor de întreținut, reducând timpul și eforturile de dezvoltare.

3. Cum diferă modelele de design de algoritmi?

• Modelele de proiectare se concentrează pe rezolvarea problemelor recurente de proiectare la nivel arhitectural sau structural, punând accent pe organizarea codului. Algoritmii, pe de altă parte, sunt proceduri pas cu pas pentru rezolvarea unor probleme specifice la nivel de calcul.

4. Care sunt tipurile comune de modele de design?

• Modelele de design sunt clasificate în trei tipuri principale: creaționale, structurale și comportamentale. Tiparele creaționale se ocupă cu crearea de obiecte, modelele structurale cu compoziția obiectului și modelele comportamentale cu colaborarea și responsabilitatea obiectelor.

5. Puteți oferi exemple de modele de design creațional?

• Exemplele includ Singleton (asigurându-vă că o clasă are o singură instanță), Factory Method (crearea de obiecte fără a specifica clasa exactă) și Abstract Factory (furnizarea unei interfețe pentru crearea familiilor de obiecte înrudite sau dependente).

6. Cum îmbunătățesc modelele de design flexibilitatea codului?

• Modelele de design promovează cuplarea liberă între componente, făcând mai ușoară înlocuirea sau extinderea părților sistemului fără a afecta altele. Această flexibilitate este crucială pentru adaptarea la cerințele în schimbare.

7. Când ar trebui să folosesc modele de design?

• Modelele de proiectare ar trebui folosite atunci când întâmpinați probleme recurente în proiectarea software-ului. Ele sunt deosebit de benefice în sistemele complexe în care este necesară o abordare sistematică și dovedită a proiectării.

8. Sunt modelele de design specifice limbajului?

• Nu, modelele de design nu sunt legate de un anumit limbaj de programare. Sunt soluții conceptuale care pot fi implementate în diferite limbi. Cu toate acestea, sintaxa și detaliile de implementare pot varia.

9. Cum pot învăța și stăpâni modelele de design?

• Începeți prin a înțelege principiile de bază ale modelelor de design. Exersați implementarea lor în proiectele dvs. și studiați exemple din lumea reală. Cărțile, tutorialele online și aplicarea practică în proiecte contribuie la stăpânirea modelelor de design.

10. Sunt modelele de design aplicabile în toate proiectele software?

• În timp ce modelele de design oferă soluții valoroase la problemele comune de proiectare, aplicabilitatea lor depinde de contextul și complexitatea proiectului. În proiectele mai simple, unele modele pot fi inutile, în timp ce în proiectele mai mari, ele pot fi esențiale în menținerea unei baze de cod scalabile și organizate.

11. Care este diferența dintre un model de design și un anti-model?

• Modelele de design sunt soluții dovedite la probleme comune, promovând cele mai bune practici. În schimb, anti-modelele sunt capcane comune sau practici proaste care pot duce la un design slab al software-ului și ar trebui evitate.

12. Pot fi suprautilizate modelele de design?

• Da, suprautilizarea modelelor de design fără a lua în considerare contextul și complexitatea proiectului poate duce la cod inutil de complex. Este important să aplicați în mod judicios modelele de design, unde adaugă valoare și îmbunătățesc structura codului.

13. Îmi pot crea propriile modele de design?

• Da, puteți crea modele de design personalizate pe baza nevoilor specifice ale proiectului dumneavoastră. Cu toate acestea, este esențial să ne asigurăm că modelul abordează o problemă recurentă și urmează principiile unui design bun.

14. Cum se leagă modelele de design cu mirosul codului?

• Modelele de design ajută la eliminarea mirosurilor de cod (indicații de design slab) prin furnizarea de soluții dovedite la probleme comune. Recunoașterea și abordarea mirosurilor de cod este esențială pentru crearea de software care poate fi întreținut și eficient.

15. Există modele de design pentru proiectarea bazelor de date?

• În timp ce modelele tradiționale de proiectare s-ar putea să nu se aplice direct proiectării bazei de date, principii precum normalizarea și denormalizarea pot fi considerate modele de proiectare pentru crearea unor structuri de baze de date eficiente și scalabile.

16. Pot fi utilizate modelele de design în arhitectura microserviciilor?

• Da, modelele de proiectare pot fi aplicate în arhitectura microserviciilor pentru a aborda provocările comune, cum ar fi descoperirea serviciilor, comunicarea între servicii și toleranța la erori. Modele precum Registrul de service și Circuit Breaker sunt relevante.

17. Cum influențează modelele de design performanța sistemului?

• Modelele de proiectare aplicate corect pot îmbunătăți performanța sistemului prin promovarea unei organizări eficiente a codului și prin reducerea redundanței. Cu toate acestea, modelele prost alese sau suprautilizate pot introduce o complexitate inutilă, putând afecta performanța.

18. Dezvoltatorii juniori trebuie să învețe modele de design?

• Deși nu este obligatoriu, modelele de design de învățare pot beneficia în mod semnificativ dezvoltatorilor juniori, oferindu-le soluții dovedite la probleme comune. Poate accelera procesul de învățare și poate contribui la scrierea unui cod mai ușor de întreținut.

19. Cum contribuie modelele de design la documentarea codului?

• Modelele de design documentează în mod inerent soluțiile la problemele comune de proiectare. Atunci când dezvoltatorii sunt familiarizați cu modelele de design, codul devine auto-documentat, ceea ce face mai ușor pentru alții să înțeleagă și să contribuie la proiect.

20. Pot fi aplicate modele de design retroactiv bazelor de cod existente?

• Da, modelele de proiectare pot fi aplicate retroactiv, dar procesul poate implica refactorizarea codului existent. Este esențial să se evalueze impactul introducerii unui model și să se asigure că acesta se aliniază cu arhitectura generală.

21. Există modele de design pentru dezvoltarea web?

• Da, multe modele de design sunt aplicabile în dezvoltarea web. Modele precum MVC, Observer și Singleton sunt utilizate în mod obișnuit pentru a organiza și structura codul atât în ​​dezvoltarea front-end, cât și în backend.

22. Cum diferă modelele de design de modelele arhitecturale?

• Modelele de design abordează probleme specifice de design la un nivel inferior, concentrându-se pe crearea de obiecte, compoziție și interacțiune. Modelele arhitecturale, pe de altă parte, se ocupă de structurile de nivel superior ale unei întregi aplicații sau sistem.

23. Pot fi utilizate modele de design în programarea funcțională?

• Da, modelele de design pot fi adaptate pentru paradigmele de programare funcțională. Modelele de design funcțional se concentrează pe compunerea funcțiilor pentru a rezolva probleme și pentru a promova imuabilitatea și apatridia.

24. Ce rol joacă modelele de design în menținerea codului în timpul colaborării în echipă?

• Modelele de proiectare contribuie la menținerea codului, oferind un vocabular și o structură comune. Atunci când o echipă este familiarizată cu modelele de proiectare, colaborarea devine mai eficientă, iar membrii echipei pot înțelege și argumenta mai ușor despre baza de cod.

25. Există modele de design special pentru sistemele în timp real?

• Da, sistemele în timp real utilizează adesea modele de design adaptate pentru a răspunde provocărilor lor unice. Modele precum modelul Observer pot fi aplicate pentru a gestiona notificarea și sincronizarea evenimentelor în timp real.