Что такое паттерны проектирования

1️⃣ Как кратко ответить

Паттерны проектирования — это повторно используемые решения общих проблем, возникающих в процессе разработки программного обеспечения. Они представляют собой шаблоны, которые помогают разработчикам создавать более гибкие, масштабируемые и поддерживаемые системы.

2️⃣ Подробное объяснение темы

Паттерны проектирования — это концепции, которые помогают разработчикам решать типичные задачи проектирования программного обеспечения. Они не являются готовыми кусками кода, а скорее описаниями того, как можно структурировать код для решения определенной проблемы. Паттерны проектирования помогают улучшить качество кода, делая его более понятным и легким для сопровождения.

Зачем нужны паттерны проектирования

1. Повторное использование решений: Паттерны позволяют использовать проверенные временем решения, что снижает риск ошибок.
2. Улучшение коммуникации: Использование общепринятых терминов и структур облегчает общение между разработчиками.
3. Ускорение разработки: Паттерны помогают быстрее находить решения для типичных задач, что сокращает время разработки.
4. Улучшение архитектуры: Паттерны способствуют созданию более гибкой и масштабируемой архитектуры.

Основные категории паттернов

1. Порождающие паттерны: Управляют процессом создания объектов.

   • Пример: Singleton — гарантирует, что у класса есть только один экземпляр, и предоставляет к нему глобальную точку доступа.

   class Singleton {
   public:
       static Singleton& getInstance() {
           static Singleton instance; // Создается только один раз
           return instance;
       }
   private:
       Singleton() {} // Конструктор в приватной секции
       Singleton(const Singleton&) = delete; // Запрещаем копирование
       void operator=(const Singleton&) = delete; // Запрещаем присваивание
   };
   

2. Структурные паттерны: Определяют, как классы и объекты могут быть объединены для формирования более крупных структур.

   • Пример: Adapter — позволяет объектам с несовместимыми интерфейсами работать вместе.

   class Target {
   public:
       virtual void request() = 0;
   };
   ​
   class Adaptee {
   public:
       void specificRequest() {
           // Специфическая реализация
       }
   };
   ​
   class Adapter : public Target {
   private:
       Adaptee* adaptee;
   public:
       Adapter(Adaptee* a) : adaptee(a) {}
       void request() override {
           adaptee->specificRequest(); // Адаптируем вызов
       }
   };
   

3. Поведенческие паттерны: Описывают взаимодействие между объектами и способ их совместной работы.

   • Пример: Observer — определяет зависимость "один ко многим" между объектами, так что при изменении состояния одного объекта все зависящие от него оповещаются и обновляются автоматически.

   class Observer {
   public:
       virtual void update() = 0;
   };
   ​
   class Subject {
   private:
       std::vector<Observer*> observers;
   public:
       void attach(Observer* observer) {
           observers.push_back(observer);
       }
       void notify() {
           for (Observer* observer : observers) {
               observer->update(); // Оповещаем всех наблюдателей
           }
       }
   };
   

Применение паттернов проектирования

Паттерны проектирования широко применяются в разработке программного обеспечения для решения типичных задач, таких как управление состоянием объектов, организация взаимодействия между объектами, создание объектов и многое другое. Они помогают разработчикам создавать более качественные и поддерживаемые системы, что особенно важно в крупных проектах с большим количеством участников.