Паттерны проектирования: для чего нужны, какими бывают и чем отличаются от архитектурных

25 октября 2021

Академия разработки MediaSoft

Паттерны проектирования можно обсуждать бесконечно. Основное их назначение в том, что они помогают новичкам и опытным программистам экономить время при разработке, минимизировать количество ошибок и, в целом, выглядеть более грамотным при разговорах с коллегами :)

Поэтому вместе с преподавателями Академии мы запускаем серию статей о паттернах. В первой части материала разбираемся, что такое паттерны проектирования, какими бывают и чем отличаются от архитектурных паттернов.

Другие статьи серии: «Порождающие паттерны», «Структурные паттерны» и «Поведенческие паттерны».

ЧТО ТАКОЕ ПАТТЕРНЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Цельное представление о паттернах появилось в 1994 году после выхода нашумевшей книги «Приемы объектно-ориентированного программирования. Паттерны проектирования» от авторов, которых прозвали «Банда четырех».

В книге под паттерном понимается описание взаимодействия объектов и классов, адаптированных для решения общей задачи проектирования в конкретном контексте.

Проще говоря, паттерны проектирования — это решения распространенных проблем при разработке кода. Также они известны как шаблоны проектирования, паттерны объектно-ориентированного программирования или design patterns. В отличие от готовых функций или библиотек, паттерн представляет собой не конкретный код, а общую концепцию решения проблемы, которую еще нужно подстроить под задачи.

Зачем знать паттерны?

Проверенные решения. Вы тратите меньше времени, используя готовые решения, вместо изобретения велосипеда.
Стандартизация кода. Вы делаете меньше просчетов при разработке, используя типовые решения, так как все возможные проблемы в них уже найдены.
Общий программистский словарь. Вместо того, чтобы долго объяснять коллеге логику работы вашего кода, вы называете паттерн, который хотите использовать, и экономите свое и чужое время.

Какими бывают паттерны проектирования

Всего существует 23 классических паттерна, которые были описаны в книге «Банды четырех». В зависимости от того, какие задачи решают паттерны, они делятся на три вида — порождающие, структурные и поведенческие.

Порождающие предназначены для создания экземпляра объекта или группы связанных объектов. К ним относятся:

Abstract Factory — Абстрактная фабрика
Builder — Строитель
Factory Method — Фабричный метод
Prototype — Прототип
Singleton — Одиночка

Структурные в основном связаны с композицией объектов, с тем, как сущности могут использовать друг друга. К ним относятся:

Adapter — Адаптер
Bridge — Мост
Composite — Компоновщик
Decorator — Декоратор
Facade — Фасад
Flyweight — Приспособленец
Proxy — Заместитель

Поведенческие связаны с распределением обязанностей между объектами. Их отличие от структурных шаблонов заключается в том, что они описывают не только структуру, но и способы общения между ними. К ним относятся:

Chain of responsibility — Цепочка обязанностей
Command — Команда
Interpreter — Интерпретатор
Iterator — Итератор
Mediator — Посредник
Memento — Хранитель
Observer — Наблюдатель
State — Состояние
Strategy — Стратегия
Template method — Шаблонный метод
Visitor — Посетитель

Паттерны проектирования vs. архитектурные паттерны — в чем разница

Новички могут спутать паттерны проектирования и архитектурные паттерны, так как обычно в разговоре разработчики называют и те, и другие просто паттернами. Давайте разберемся, в чем отличия.

Паттерны проектирования предоставляют решения для доработки и построения подсистем на уровне кода. Обычно на их выбор влияет язык программирования, а разработчик сам принимает решение, какой паттерн использовать.

Архитектурные паттерны (архитектурные шаблоны, architectural patterns) рассматриваются на более высоком уровне. Они определяет архитектуру приложения, задают его логику (на какие компоненты/модули будет делиться приложение и каким образом они взаимодействуют) и помогают разработчику понять, как устроен продукт внутри. Выбор паттернов происходит на этапе создания продукта.

Про многие из архитектурных паттернов вы, скорее всего, уже слышали. Например, клиент-серверная архитектура, шина событий, MVC или интерпретатор. Подробнее про самые популярные паттерны можно прочитать в статье.

Заключение

Паттерны проектирования — это решения распространенных проблем при разработке кода. Их знание и использование позволяет экономить время, используя готовые решения, стандартизировать код и повысить общий программистский словарь.

Основное отличие паттернов проектирования от архитектурных в том, что первые предоставляют решения на уровне кода. Обычно на их выбор влияет язык программирования, а разработчик сам принимает решение, какой паттерн использовать. Архитектурные паттерны определяют архитектуру приложения, задают его логику и помогают разработчику понять, как устроен продукт внутри.

В зависимости от того, какие задачи решают паттерны проектирования, они делятся на три вида: порождающие, структурные и поведенческие. В следующих статьях мы подробнее расскажем про каждый вид и разберем 9 самых популярных паттернов, которыми чаще всего пользуются программисты.

Материалы для дополнительного изучения

«Паттерны объектно-ориентированного программирования» Э. Гамма, Р. Хелм, Р. Джонсон, Дж. Влиссидес — та самая книга от авторов «Банды четырех».

Refactoring.guru — Электронная книга о паттернах и принципах проектирования