Czym są wzorce projektowe?
Wzorce projektowe (design patterns) to sprawdzone rozwiązania często napotykanych problemów w projektowaniu oprogramowania. Wzorce stanowią swoiste przepisy, które po odpowiednim dostosowaniu, pozwalają skutecznie rozwiązywać konkretne problemy w kodzie. Warto zaznaczyć, że wzorce nie są gotowymi fragmentami kodu do skopiowania, lecz raczej ogólnymi koncepcjami, które programista musi dostosować do realiów swojego projektu.
Różnica między wzorcami a algorytmami
Wzorce projektowe często myli się z algorytmami. Chociaż obie te koncepcje rozwiązują znane problemy, różnią się one fundamentalnie. Algorytm to wyraźnie określony zestaw kroków prowadzących do celu, podobnie jak przepis kulinarny. Wzorzec projektowy jest bardziej strategią: określa ogólny cel i zasady, ale dokładna implementacja zależy od programisty. Kod powstały na bazie jednego wzorca może wyglądać zupełnie inaczej w różnych projektach.
Historia wzorców projektowych
Koncepcja wzorców projektowych została po raz pierwszy przedstawiona przez Christophera Alexandra w książce "A Pattern Language" związanej z architekturą miejską. Wzorce te opisywały optymalne rozwiązania dotyczące budowy miast, takie jak wysokość okien czy ilość terenów zielonych. Idee te przenieśli do świata oprogramowania czterej autorzy: Erich Gamma, John Vlissides, Ralph Johnson i Richard Helm. W 1995 roku opublikowali książkę "Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software", w której przedstawili 23 wzorce projektowe. Książka szybko zyskała popularność jako "książka bandy czworga" (Gang of Four, GoF), stając się klasyką literatury informatycznej.
Klasyfikacja wzorców projektowych
Wzorce projektowe można sklasyfikować według różnych kryteriów, takich jak poziom szczegółowości, złożoność czy skala zastosowania. Najczęściej stosowanym podziałem jest grupowanie wzorców według ich przeznaczenia:
- Wzorce kreacyjne – ułatwiają tworzenie obiektów, zapewniając większą elastyczność i ponowne użycie kodu. Przykładami są Singleton, Factory Method, Abstract Factory, Builder, Prototype.
- Wzorce strukturalne – wyjaśniają, jak komponować obiekty i klasy w większe struktury, zachowując przy tym elastyczność oraz efektywność. Przykładami są Adapter, Bridge, Composite, Decorator, Facade, Flyweight, Proxy.
- Wzorce behawioralne – koncentrują się na efektywnej komunikacji i podziale obowiązków pomiędzy obiektami. Przykładami są Chain of Responsibility, Command, Iterator, Mediator, Memento, Observer, State, Strategy, Template Method, Visitor.
Korzyści ze stosowania wzorców projektowych
Stosowanie wzorców projektowych przynosi wiele korzyści:
- Wspólny język – Wzorce projektowe definiują terminologię, która jest znana wielu programistom. Dzięki temu mogą oni łatwiej komunikować się i współpracować nad projektem.
- Sprawdzone rozwiązania – Wzorce projektowe to wypróbowane rozwiązania, które były skutecznie stosowane w wielu projektach. Używając wzorców, programiści mogą unikać typowych błędów i tworzyć bardziej niezawodne oprogramowanie.
Modularność i ponowne użycie – Wzorce pomagają tworzyć kod, który jest bardziej modularny i łatwiejszy do ponownego użycia. Dzięki wzorcom można tworzyć bardziej elastyczne i skalowalne systemy.
Analogiczny Przykład z Życia Codziennego
Przykład wzorców można znaleźć także w życiu codziennym. Na przykład budowanie mebla z popularnego marketu można porównać do wzorca. Instrukcja składania dostarczona przez producenta to coś w rodzaju rozszerzonego wzorca projektowego – uniwersalne zasady montażu można zastosować do różnych mebli, nawet jeśli ich ostateczny wygląd będzie inny.
Podsumowanie
Wzorce projektowe stanowią fundament efektywnego projektowania oprogramowania. Pozwalają na rozwiązanie często napotykanych problemów w eleganckim stylu. Znajomość tych wzorców wzmacnia umiejętności projektowe programisty, czyniąc jego kod bardziej czytelnym, elastycznym i łatwym do utrzymania. Na szczęście nie trzeba odkrywać ich na nowo, bowiem wiele z nich zostało już dobrze opisanych i sklasyfikowanych.
