Programinės įrangos projektavimo modeliai yra perduodami objektai ir klasės, kurios yra pritaikytos spręsti bendrai projektavimo problemai tam tikrame kontekste. Programinės įrangos projektavimo modeliai yra bendri, daugkartiniai bendrų problemų, kylančių kuriant ir kuriant programinę įrangą, sprendimai. Jie atspindi geriausią tam tikrų tipų problemų sprendimo praktiką ir suteikia kūrėjams būdą bendrauti apie efektyvius dizaino sprendimus.

Šių modelių supratimas ir taikymas gali žymiai pagerinti jūsų programinės įrangos kūrimo įgūdžius. Tiems, kurie nori pagilinti savo žinias ir pritaikyti programinės įrangos projektavimo modelius, mūsų išsami sistemos projektavimo kursas siūlo struktūrinį požiūrį į šių esminių sąvokų įsisavinimą. Mokydamiesi iš realaus pasaulio pavyzdžių ir ekspertų įžvalgų, galite įgyti patirties, kad galėtumėte efektyviai įgyvendinti šiuos modelius savo projektuose.

Turinys

• Programinės įrangos projektavimo modelių tipai
• Kūrybiniai dizaino modeliai
• Struktūrinio dizaino modeliai
• Elgesio dizaino modeliai
• Dizaino modeliai įvairiomis kalbomis
• Interviu klausimai apie programinės įrangos projektavimo modelius
• Dažnai užduodami klausimai apie programinės įrangos projektavimo modelius

Programinės įrangos projektavimo modelių tipai

Yra trijų tipų dizaino modeliai:

• Kūrybinis dizaino modelis
• Struktūrinio dizaino modelis
• Elgesio dizaino modelis

Kūrybiniai dizaino modeliai

Kūrybinis dizaino modelis abstrahuoja momentų kūrimo procesą. Jie padeda padaryti sistemą nepriklausomą nuo to, kaip kuriami, komponuojami ir vaizduojami jos objektai.

Kūrybinio dizaino modelių tipai:

1. Gamyklos metodo dizaino modelis

Gamyklos metodo šablonas naudojamas objektams kurti nenurodant tikslios kuriamo objekto klasės. Šis modelis yra naudingas, kai reikia atsieti objekto kūrimą nuo jo įgyvendinimo.

2. Abstraktus gamyklos metodo dizaino modelis

Abstract Factory modelis yra beveik panašus į gamyklinį modelį ir yra laikomas dar vienu abstrakcijos sluoksniu, palyginti su gamykliniu modeliu. Abstract Factory modeliai veikia aplink super gamyklą, kuri kuria kitas gamyklas.

3. Singleton metodo dizaino modelis

Singleton metodas arba Singleton Design modelis yra vienas iš paprasčiausių dizaino modelių. Tai užtikrina, kad klasė turi tik vieną egzempliorių, ir suteikia visuotinį prieigos prie jos tašką.

4. Prototipo metodo projektavimo modelis

Prototipas leidžia paslėpti naujų egzempliorių kūrimo sudėtingumą nuo kliento. Idėja yra nukopijuoti esamą objektą, o ne sukurti naują egzempliorių nuo nulio, o tai gali apimti brangias operacijas. Esamas objektas veikia kaip prototipas ir apima objekto būseną.

5. „Builder Method“ projektavimo modelis

„Builder“ modelio tikslas – atskirti sudėtingo objekto konstrukciją nuo jo atvaizdavimo, kad tas pats konstravimo procesas galėtų sukurti skirtingus vaizdus. Jis naudojamas sudėtingam objektui sukurti žingsnis po žingsnio, o paskutinis veiksmas grąžins objektą.

Struktūrinio dizaino modeliai

Struktūrinio projektavimo modeliai yra susiję su tuo, kaip klasės ir objektai sudaromi, kad sudarytų didesnes struktūras. Struktūriniai klasių modeliai naudoja paveldėjimą, kad sudarytų sąsajas arba įgyvendinimus.

Struktūrinio dizaino modelių tipai:

1. Adapterio metodo projektavimo modelis

Adapterio modelis konvertuoja klasės sąsają į kitą sąsają, kurios klientai tikisi. Adapteris leidžia klasėms dirbti kartu, kas kitaip negalėtų dėl nesuderinamų sąsajų.

2. Tilto metodo projektavimo modelis

Tilto modelis leidžia kurti abstrakciją ir įgyvendinimą atskirai, o kliento kodas gali pasiekti tik abstrakcijos dalį, nesirūpindamas dėl įgyvendinimo dalies.

3. Kompozicinio metodo dizaino modelis

Sudėtinis modelis yra skaidymo dizaino modelis, apibūdinantis objektų grupę, kuri traktuojama taip pat, kaip vienas to paties tipo objekto egzempliorius. Kompozito tikslas yra sukomponuoti objektus į medžio struktūras, kad būtų pavaizduota dalis visos hierarchijos.

4. Dekoratoriaus metodo dizaino modelis

Tai leidžia mums dinamiškai pridėti objekto funkcionalumą ir elgesį, nedarant įtakos kitų toje pačioje klasėje esančių objektų elgsenai. Mes naudojame paveldėjimą, norėdami išplėsti klasės elgesį. Tai vyksta kompiliavimo metu, ir visi tos klasės egzemplioriai veikia išplėstiniu būdu.

5. Fasado metodo dizaino modelis

Fasadų metodo projektavimo modelis suteikia vieningą sąsają su posistemio sąsajų rinkiniu. Fasadas apibrėžia aukšto lygio sąsają, kuri palengvina posistemio naudojimą.

6. Flyweight metodo dizaino modelis

Šis modelis suteikia būdų, kaip sumažinti objektų skaičių, taip pagerinant reikalingų objektų struktūrą. Flyweight modelis naudojamas, kai reikia sukurti daug panašių objektų.

7. Tarpinio serverio metodo projektavimo modelis

Įgaliotasis serveris reiškia „vietoje“, atstovaujantis“ arba „vietoj“ arba „vardu“ yra tiesioginės tarpinio serverio reikšmės ir tai tiesiogiai paaiškina įgaliotojo serverio dizaino modelį. Įgaliotieji serveriai taip pat vadinami pakaitalais, rankenomis ir įvyniokliais. Struktūra, bet ne paskirtis, yra glaudžiai susiję su adapteriais ir dekoratoriais.

Elgesio dizaino modeliai

Elgesio modeliai yra susiję su algoritmais ir atsakomybės tarp objektų paskirstymu. Elgesio modeliai apibūdina ne tik objektų ar klasių modelius, bet ir bendravimo tarp jų modelius. Šie modeliai apibūdina sudėtingą valdymo srautą, kurį sunku sekti vykdymo metu.

Elgesio dizaino modelių tipai:

1. Atsakomybės grandinės metodo projektavimo modelis

Atsakomybės grandinės modelis naudojamas norint pasiekti laisvą sąsają programinės įrangos kūrime, kai kliento užklausa perduodama objektų grandinei, kad jie juos apdorotų. Vėliau grandinės objektas pats nuspręs, kas apdoros užklausą ir ar užklausą reikia siųsti kitam grandinės objektui, ar ne.

2. Komandinio metodo projektavimo modelis

Komandų šablonas yra elgesio modelio modelis, kuris užklausą paverčia atskiru objektu, kuriame yra visa informacija apie užklausą. Šis objektas gali būti perduodamas, saugomas ir vykdomas vėliau

3. Vertėjo metodo projektavimo modelis

Vertėjo modelis naudojamas gramatiniam kalbos vaizdavimui apibrėžti ir suteikia vertėją šiai gramatikai spręsti.

4. Tarpininko metodo projektavimo modelis

Tai leidžia atjungti objektus, tarp jų įvedant sluoksnį, kad objektų sąveika vyktų per sluoksnį.

5. „Memento“ metodo dizaino modeliai

Jis naudojamas atkurti objekto būseną į ankstesnę būseną. Vykstant programai, galbūt norėsite išsaugoti kontrolinius taškus programoje ir vėliau juos atkurti. „Memento Design“ modelio tikslas yra nepažeidžiant inkapsuliavimo, užfiksuoti ir išjungti objekto vidinę būseną, kad vėliau būtų galima atstatyti objektą į tokią būseną.

6. Stebėtojo metodo projektavimo modelis

Ji apibrėžia priklausomybę tarp objektų vienas su daugeliu, todėl, kai vienas objektas (subjektas) pakeičia savo būseną, visi jo priklausomi asmenys (stebėtojai) yra automatiškai informuojami ir atnaujinami.

7. Valstybinio metodo projektavimo modelis

Būsenos projektavimo modelis naudojamas, kai Objektas keičia savo elgseną pagal savo vidinę būseną. Jei turime pakeisti objekto elgesį pagal jo būseną, objekte galime turėti būsenos kintamąjį ir naudoti sąlygų bloką if-else, kad atliktume įvairius veiksmus pagal būseną.

8. Strategijos metodo projektavimo modelis

Strategijos dizaino modelis leidžia pasirinkti objekto elgesį vykdymo metu. Tai vienas iš Gang of Four (GoF) dizaino modelių, plačiai naudojamų objektiniam programavimui. Strategijos modelis yra pagrįstas idėja sujungti algoritmų šeimą į atskiras klases, kurios įgyvendina bendrą sąsają.

9. Šablono metodo dizaino modelis

Šablono metodo kūrimo modelis yra apibrėžti algoritmą kaip operacijų skeletą ir palikti detales, kurias įgyvendins antrinės klasės. Bendrą algoritmo struktūrą ir seką išsaugo pagrindinė klasė.

10. Lankytojo metodo dizaino modelis

Jis naudojamas, kai turime atlikti operaciją su panašių objektų grupe. Lankytojo modelio pagalba galime perkelti operacinę logiką iš objektų į kitą klasę.

Dizaino modeliai įvairiomis kalbomis

Interviu klausimai apie programinės įrangos projektavimo modelius

• Suprojektuokite automobilių stovėjimo aikštelę naudodami objektinius principus
• Sukurkite duomenų struktūras ir algoritmus atminties failų sistemai
• Kaip užkirsti kelią „Singleton Pattern“ atspindėjimui, serializavimui ir klonavimui?

Dažnai užduodami klausimai apie programinės įrangos projektavimo modelius

1. Kokie yra programinės įrangos projektavimo modeliai?

• Programinės įrangos projektavimo modeliai yra daugkartiniai bendrų problemų, kylančių kuriant programinę įrangą, sprendimai. Jie yra šablonai, skirti sprendžiant pasikartojančias dizaino problemas ir suteikia galimybę sukurti lanksčias, keičiamo dydžio ir prižiūrimas programinės įrangos sistemas.

2. Kodėl projektavimo modeliai yra svarbūs kuriant programinę įrangą?

• Dizaino modeliai skatina geriausią praktiką, pagerina kodo skaitomumą ir palengvina kodo pakartotinį naudojimą. Jie padeda sukurti modulinę, išplečiamą ir lengviau prižiūrimą programinę įrangą, sumažinant kūrimo laiką ir pastangas.

3. Kuo dizaino modeliai skiriasi nuo algoritmų?

• Projektavimo modeliai orientuoti į pasikartojančių projektavimo problemų sprendimą architektūriniu ar konstrukciniu lygmeniu, pabrėžiant kodo organizavimą. Kita vertus, algoritmai yra žingsnis po žingsnio procedūros, skirtos konkrečioms problemoms spręsti skaičiavimo lygiu.

4. Kokie dažniausiai naudojami dizaino modelių tipai?

• Dizaino modeliai skirstomi į tris pagrindinius tipus: kūrybinius, struktūrinius ir elgesio modelius. Kūrybiniai modeliai susiję su objektų kūrimu, struktūriniai modeliai – su objekto kompozicija, o elgesio modeliai – su objekto bendradarbiavimu ir atsakomybe.

5. Ar galite pateikti kūrybinio dizaino modelių pavyzdžių?

• Pavyzdžiai: „Singleton“ (užtikrinimas, kad klasėje būtų tik vienas egzempliorius), „Factory Method“ (objektų kūrimas nenurodant tikslios klasės) ir „Abstract Factory“ (suteikia sąsają susijusių arba priklausomų objektų šeimoms kurti).

6. Kaip dizaino modeliai padidina kodo lankstumą?

• Dizaino modeliai skatina laisvą sujungimą tarp komponentų, todėl lengviau pakeisti arba išplėsti sistemos dalis, nepažeidžiant kitų. Šis lankstumas yra labai svarbus norint prisitaikyti prie kintančių reikalavimų.

7. Kada turėčiau naudoti dizaino modelius?

• Dizaino modeliai turėtų būti naudojami, kai susiduriate su pasikartojančiomis programinės įrangos kūrimo problemomis. Jie ypač naudingi sudėtingose ​​sistemose, kur reikalingas sistemingas ir patikrintas požiūris į dizainą.

8. Ar dizaino modeliai priklauso nuo kalbos?

• Ne, dizaino modeliai nėra susieti su konkrečia programavimo kalba. Tai konceptualūs sprendimai, kuriuos galima įgyvendinti įvairiomis kalbomis. Tačiau sintaksė ir įgyvendinimo detalės gali skirtis.

9. Kaip išmokti ir įsisavinti dizaino modelius?

• Pradėkite nuo pagrindinių dizaino modelių principų supratimo. Praktikuokite juos įgyvendindami savo projektuose ir išstudijuokite realaus pasaulio pavyzdžius. Knygos, internetiniai vadovėliai ir praktinis pritaikymas projektuose padeda įsisavinti dizaino modelius.

10. Ar projektavimo modeliai taikomi visuose programinės įrangos projektuose?

• Nors dizaino modeliai siūlo vertingus bendrų projektavimo problemų sprendimus, jų pritaikymas priklauso nuo projekto konteksto ir sudėtingumo. Paprastesniuose projektuose kai kurie modeliai gali būti nereikalingi, o didesniuose projektuose jie gali būti naudingi palaikant keičiamo dydžio ir organizuotą kodų bazę.

11. Kuo skiriasi dizaino raštas ir anti-raštas?

• Dizaino modeliai yra įrodytas bendrų problemų sprendimas, skatinantis geriausią praktiką. Priešingai, anti-paterns yra dažni spąstai arba bloga praktika, dėl kurios gali atsirasti prastas programinės įrangos dizainas, todėl jų reikėtų vengti.

12. Ar galima per daug naudoti dizaino modelius?

• Taip, per didelis projektavimo modelių naudojimas neatsižvelgiant į projekto kontekstą ir sudėtingumą gali sukelti bereikalingai sudėtingą kodą. Svarbu apgalvotai taikyti dizaino modelius, kai jie suteikia pridėtinės vertės ir pagerina kodo struktūrą.

13. Ar galiu kurti savo dizaino modelius?

• Taip, galite sukurti pasirinktinius dizaino modelius, atsižvelgdami į konkrečius savo projekto poreikius. Tačiau labai svarbu užtikrinti, kad modelis spręstų pasikartojančią problemą ir atitiktų gero dizaino principus.

14. Kaip dizaino modeliai yra susiję su kodiniu kvapu?

• Dizaino modeliai padeda pašalinti kodo kvapus (prasto dizaino požymius), pateikdami patikrintus bendrų problemų sprendimus. Norint sukurti prižiūrimą ir efektyvią programinę įrangą, būtina atpažinti ir spręsti kodo kvapus.

15. Ar yra duomenų bazės projektavimo modelių?

• Nors tradiciniai projektavimo modeliai gali būti tiesiogiai netaikomi duomenų bazės projektavimui, tokie principai kaip normalizavimas ir denormalizavimas gali būti laikomi projektavimo modeliais kuriant efektyvias ir keičiamo dydžio duomenų bazių struktūras.

16. Ar mikropaslaugų architektūroje gali būti naudojami dizaino modeliai?

• Taip, projektavimo modelius galima pritaikyti mikropaslaugų architektūroje, kad būtų sprendžiami bendri iššūkiai, tokie kaip paslaugų atradimas, paslaugų ryšys ir atsparumas gedimams. Tokie modeliai kaip paslaugų registras ir grandinės pertraukiklis yra svarbūs.

17. Kaip projektavimo modeliai veikia sistemos veikimą?

• Tinkamai pritaikyti projektavimo modeliai gali pagerinti sistemos našumą skatinant efektyvų kodo organizavimą ir sumažinant perteklinį skaičių. Tačiau netinkamai parinkti arba per daug naudojami modeliai gali sukelti nereikalingą sudėtingumą, o tai gali turėti įtakos našumui.

18. Ar jaunesniems kūrėjams reikia mokytis dizaino modelių?

• Nors mokymosi dizaino modeliai nėra privalomi, jie gali būti labai naudingi jaunesniems kūrėjams, nes jie pateikia patikrintus bendrų problemų sprendimus. Tai gali pagreitinti mokymosi procesą ir padėti rašyti labiau prižiūrimą kodą.

19. Kaip projektavimo modeliai prisideda prie kodo dokumentacijos?

• Dizaino modeliai iš esmės dokumentuoja bendrų projektavimo problemų sprendimus. Kai kūrėjai yra susipažinę su dizaino modeliais, kodas tampa savarankiškas, todėl kitiems lengviau suprasti projektą ir prisidėti prie jo.

20. Ar dizaino modeliai gali būti taikomi atgaline data esamoms kodų bazėms?

• Taip, dizaino modeliai gali būti taikomi atgaline data, tačiau procesas gali apimti esamo kodo pertvarkymą. Labai svarbu įvertinti modelio įvedimo poveikį ir užtikrinti, kad jis atitiktų bendrą architektūrą.

21. Ar yra interneto kūrimo dizaino modelių?

• Taip, daugelis dizaino modelių yra taikomi kuriant internetą. Tokie modeliai kaip MVC, Observer ir Singleton dažniausiai naudojami kodui tvarkyti ir struktūrizuoti tiek priekinės, tiek užpakalinės sistemos kūrime.

22. Kuo dizaino raštai skiriasi nuo architektūrinių raštų?

• Dizaino modeliai sprendžia konkrečias dizaino problemas žemesniu lygiu, daugiausia dėmesio skiriant objektų kūrimui, kompozicijai ir sąveikai. Kita vertus, architektūriniai modeliai yra susiję su visos programos ar sistemos aukštesnio lygio struktūromis.

23. Ar dizaino modelius galima naudoti funkciniame programavime?

• Taip, dizaino modelius galima pritaikyti funkcinėms programavimo paradigmoms. Funkcinio dizaino modeliuose pagrindinis dėmesys skiriamas funkcijų sudarymui, siekiant išspręsti problemas ir skatinti nekintamumą bei bevalstybę.

24. Kokį vaidmenį komandos bendradarbiavimo metu projektavimo modeliai atlieka kodo palaikymui?

• Dizaino modeliai prisideda prie kodo priežiūros, suteikdami bendrą žodyną ir struktūrą. Kai komanda yra susipažinusi su dizaino modeliais, bendradarbiavimas tampa efektyvesnis, o komandos nariai gali lengviau suprasti kodų bazę ir ją motyvuoti.

25. Ar yra projektavimo modelių, skirtų specialiai realaus laiko sistemoms?

• Taip, realaus laiko sistemose dažnai naudojami dizaino modeliai, pritaikyti jų unikaliems iššūkiams spręsti. Tokie modeliai kaip stebėtojo šablonas gali būti taikomi pranešimams apie įvykius ir sinchronizavimui realiuoju laiku.