Els patrons de disseny de programari són objectes i classes comunicants que es personalitzen per resoldre un problema de disseny general en un context particular. Els patrons de disseny de programari són solucions generals i reutilitzables a problemes comuns que sorgeixen durant el disseny i desenvolupament de programari. Representen les millors pràctiques per resoldre determinats tipus de problemes i proporcionen una manera perquè els desenvolupadors es comuniquin sobre solucions de disseny efectives.

versió java linux

Comprendre i aplicar aquests patrons pot millorar significativament les vostres habilitats de desenvolupament de programari. Per a aquells que busquen aprofundir en el seu coneixement i aplicació dels patrons de disseny de programari, el nostre complet Curs de disseny de sistemes ofereix un enfocament estructurat per dominar aquests conceptes essencials. Aprenent d'exemples del món real i coneixements d'experts, podeu desenvolupar l'experiència per implementar aquests patrons de manera eficaç als vostres projectes.

Taula de contingut

• Tipus de patrons de disseny de programari
• Patrons de disseny creatiu
• Patrons de disseny estructural
• Patrons de disseny de comportament
• Patrons de disseny en diferents idiomes
• Preguntes d'entrevista sobre patrons de disseny de programari
• Preguntes freqüents sobre els patrons de disseny de programari

Tipus de patrons de disseny de programari

Hi ha tres tipus de patrons de disseny:

• Patró de disseny creatiu
• Patró de disseny estructural
• Patró de disseny del comportament

Patrons de disseny creatiu

Creational Design Pattern abstracte el procés d'instanciació. Ajuden a fer que un sistema sigui independent de com es creen, composen i representen els seus objectes.

Tipus de patrons de disseny creatiu:

1. Patró de disseny del mètode de fàbrica

El patró Factory Method s'utilitza per crear objectes sense especificar la classe exacta d'objecte que es crearà. Aquest patró és útil quan necessiteu desacoblar la creació d'un objecte de la seva implementació.

2. Patró de disseny abstracte del mètode de fàbrica

El patró de fàbrica abstracta és gairebé similar al patró de fàbrica i es considera com una altra capa d'abstracció sobre el patró de fàbrica. Els patrons de fàbrica abstractes funcionen al voltant d'una superfàbrica que crea altres fàbriques.

3. Patró de disseny del mètode Singleton

El mètode Singleton o el patró de disseny Singleton és un dels patrons de disseny més senzills. Assegura que una classe només té una instància i proporciona un punt d'accés global a ella.

4. Patró de disseny del mètode del prototip

El prototip ens permet amagar al client la complexitat de fer noves instàncies. El concepte és copiar un objecte existent en lloc de crear una nova instància des de zero, cosa que pot incloure operacions costoses. L'objecte existent actua com un prototip i conté l'estat de l'objecte.

5. Patró de disseny del mètode del constructor

El patró del constructor té com a objectiu separar la construcció d'un objecte complex de la seva representació de manera que el mateix procés de construcció pugui crear diferents representacions. S'utilitza per construir un objecte complex pas a pas i el pas final retornarà l'objecte.

Patrons de disseny estructural

Els patrons de disseny estructural s'ocupen de com es componen les classes i els objectes per formar estructures més grans. Els patrons de classes estructurals utilitzen l'herència per compondre interfícies o implementacions.

Tipus de patrons de disseny estructural:

1. Patró de disseny del mètode adaptador

El patró de l'adaptador converteix la interfície d'una classe en una altra interfície que els clients esperen. L'adaptador permet que les classes treballin juntes que d'altra manera no podrien a causa de les interfícies incompatibles.

2. Patró de disseny del mètode del pont

El patró pont permet que l'abstracció i la implementació es desenvolupin de manera independent i el codi del client només pot accedir a la part d'abstracció sense preocupar-se per la part d'implementació.

3. Patró de disseny del mètode compost

El patró compost és un patró de disseny de particions i descriu un grup d'objectes que es tracta de la mateixa manera que una única instància del mateix tipus d'objecte. La intenció d'un compost és compondre objectes en estructures d'arbre per representar jerarquies parcials.

4. Patró de disseny del mètode del decorador

Ens permet afegir dinàmicament funcionalitat i comportament a un objecte sense afectar el comportament d'altres objectes existents dins de la mateixa classe. Utilitzem l'herència per ampliar el comportament de la classe. Això té lloc en temps de compilació, i totes les instàncies d'aquesta classe obtenen el comportament estès.

5. Patró de disseny del mètode de façana

Façade Method Design Pattern proporciona una interfície unificada a un conjunt d'interfícies d'un subsistema. Façade defineix una interfície d'alt nivell que facilita l'ús del subsistema.

6. Patró de disseny del mètode pes mosca

Aquest patró proporciona maneres de disminuir el nombre d'objectes millorant així l'estructura dels objectes requerits per l'aplicació. El patró de pes mosca s'utilitza quan necessitem crear un gran nombre d'objectes similars.

7. Patró de disseny del mètode proxy

Proxy significa 'en lloc de', representar o 'en lloc de' o 'en nom de' són significats literals de proxy i que explica directament el patró de disseny de proxy. Els proxies també s'anomenen substituts, mànecs i embolcalls. Estan estretament relacionats en estructura, però no en propòsit, amb els adaptadors i decoradors.

Patrons de disseny de comportament

Els patrons de comportament s'ocupen dels algorismes i l'assignació de responsabilitats entre objectes. Els patrons de comportament descriuen no només patrons d'objectes o classes, sinó també els patrons de comunicació entre ells. Aquests patrons caracteritzen un flux de control complex que és difícil de seguir en temps d'execució.

Tipus de patrons de disseny de comportament:

1. Patró de disseny del mètode de la cadena de responsabilitat

El patró de cadena de responsabilitat s'utilitza per aconseguir un acoblament fluix en el disseny de programari on una sol·licitud del client es passa a una cadena d'objectes per processar-los. Posteriorment, l'objecte de la cadena decidirà ells mateixos qui processarà la sol·licitud i si la sol·licitud s'ha d'enviar al següent objecte de la cadena o no.

2. Patró de disseny del mètode d'ordres

El patró d'ordres és un patró de disseny de comportament que converteix una sol·licitud en un objecte autònom, que conté tota la informació sobre la sol·licitud. Aquest objecte es pot passar, emmagatzemar i executar en un moment posterior

3. Patró de disseny del mètode d'intèrpret

El patró d'intèrpret s'utilitza per definir una representació gramatical d'una llengua i proporciona un intèrpret per tractar aquesta gramàtica.

4. Patró de disseny del mètode del mediador

Permet el desacoblament d'objectes introduint una capa entremig perquè la interacció entre objectes es produeixi a través de la capa.

5. Patrons de disseny del mètode Memento

S'utilitza per restaurar l'estat d'un objecte a un estat anterior. A mesura que la vostra aplicació avança, és possible que vulgueu desar els punts de control a la vostra aplicació i restaurar-los més tard. La intenció del patró de disseny de Memento és sense violar l'encapsulació, captura i exterioritza l'estat intern d'un objecte perquè l'objecte es pugui restaurar a aquest estat més tard.

6. Patró de disseny del mètode observador

Defineix una dependència d'un a molts entre objectes, de manera que quan un objecte (el subjecte) canvia d'estat, tots els seus dependents (observadors) són notificats i actualitzats automàticament.

7. Patró de disseny del mètode estatal

Un patró de disseny d'estat s'utilitza quan un objecte canvia el seu comportament en funció del seu estat intern. Si hem de canviar el comportament d'un objecte en funció del seu estat, podem tenir una variable d'estat a l'Objecte i utilitzar el bloc de condicions if-else per realitzar diferents accions en funció de l'estat.

8. Patró de disseny del mètode estratègic

El patró de disseny estratègic permet seleccionar el comportament d'un objecte en temps d'execució. És un dels patrons de disseny Gang of Four (GoF), que s'utilitzen àmpliament en la programació orientada a objectes. El patró d'estratègia es basa en la idea d'encapsular una família d'algorismes en classes separades que implementen una interfície comuna.

9. Patró de disseny del mètode de plantilla

El patró de disseny del mètode de plantilla és definir un algorisme com un esquelet d'operacions i deixar que els detalls siguin implementats per les classes fills. L'estructura global i la seqüència de l'algorisme són preservades per la classe pare.

10. Patró de disseny del mètode del visitant

S'utilitza quan hem de realitzar una operació sobre un grup d'objectes similars. Amb l'ajuda del patró de visitant, podem moure la lògica operativa dels objectes a una altra classe.

Patrons de disseny en diferents idiomes

Preguntes d'entrevista sobre patrons de disseny de programari

• Dissenyar un aparcament utilitzant principis orientats a objectes
• Dissenyar estructures de dades i algorismes per al sistema de fitxers en memòria
• Com evitar la reflexió, la serialització i la clonació del patró Singleton?

Preguntes freqüents sobre els patrons de disseny de programari

1. Què són els patrons de disseny de programari?

• Els patrons de disseny de programari són solucions reutilitzables als problemes comuns que sorgeixen durant el desenvolupament de programari. Són plantilles per resoldre problemes de disseny recurrents i proporcionen una manera de crear sistemes de programari flexibles, escalables i que es puguin mantenir.

2. Per què són importants els patrons de disseny en el desenvolupament de programari?

• Els patrons de disseny promouen les millors pràctiques, milloren la llegibilitat del codi i faciliten la reutilització del codi. Ajuden a crear programari modular, extensible i fàcil de mantenir, reduint el temps i els esforços de desenvolupament.

3. En què es diferencien els patrons de disseny dels algorismes?

• Els patrons de disseny se centren a resoldre problemes de disseny recurrents a nivell arquitectònic o estructural, posant èmfasi en l'organització del codi. Els algorismes, en canvi, són procediments pas a pas per resoldre problemes específics a nivell computacional.

4. Quins són els tipus habituals de patrons de disseny?

• Els patrons de disseny es classifiquen en tres tipus principals: creatius, estructurals i de comportament. Els patrons de creació tracten amb la creació d'objectes, els patrons estructurals amb la composició d'objectes i els patrons de comportament amb la col·laboració i la responsabilitat d'objectes.

5. Pots donar exemples de patrons de disseny creatiu?

• Els exemples inclouen Singleton (assegurant que una classe només té una instància), Factory Method (creant objectes sense especificar la classe exacta) i Abstract Factory (proporcionant una interfície per crear famílies d'objectes relacionats o dependents).

6. Com milloren els patrons de disseny la flexibilitat del codi?

• Els patrons de disseny afavoreixen l'acoblament fluix entre components, cosa que facilita la substitució o l'ampliació de parts del sistema sense afectar-ne d'altres. Aquesta flexibilitat és crucial per adaptar-se als requeriments canviants.

7. Quan he d'utilitzar patrons de disseny?

• Els patrons de disseny s'han d'utilitzar quan trobeu problemes recurrents en el disseny de programari. Són especialment beneficiosos en sistemes complexos on es requereix un enfocament sistemàtic i provat del disseny.

8. Els patrons de disseny són específics del llenguatge?

• No, els patrons de disseny no estan lligats a un llenguatge de programació específic. Són solucions conceptuals que es poden implementar en diversos idiomes. Tanmateix, la sintaxi i els detalls de la implementació poden variar.

9. Com puc aprendre i dominar els patrons de disseny?

• Comenceu per comprendre els principis bàsics dels patrons de disseny. Practica implementant-los en els teus projectes i estudia exemples del món real. Els llibres, els tutorials en línia i l'aplicació pràctica en projectes contribueixen a dominar els patrons de disseny.

10. Els patrons de disseny són aplicables a tots els projectes de programari?

• Tot i que els patrons de disseny ofereixen solucions valuoses als problemes comuns de disseny, la seva aplicabilitat depèn del context i la complexitat del projecte. En projectes més senzills, alguns patrons poden ser innecessaris, mentre que en projectes més grans poden ser fonamentals per mantenir una base de codi escalable i organitzada.

11. Quina diferència hi ha entre un patró de disseny i un anti-patró?

• Els patrons de disseny són solucions provades a problemes comuns, promovent les millors pràctiques. En canvi, els anti-patrons són esculls comuns o males pràctiques que poden conduir a un disseny de programari deficient i s'han d'evitar.

12. Es poden fer un ús excessiu dels patrons de disseny?

• Sí, l'ús excessiu dels patrons de disseny sense tenir en compte el context i la complexitat del projecte pot conduir a un codi innecessàriament complex. És important aplicar els patrons de disseny amb criteri, on afegeixen valor i milloren l'estructura del codi.

13. Puc crear els meus propis patrons de disseny?

• Sí, podeu crear patrons de disseny personalitzats en funció de les necessitats específiques del vostre projecte. Tanmateix, és crucial assegurar-se que el patró aborda un problema recurrent i segueix els principis d'un bon disseny.

14. Com es relacionen els patrons de disseny amb l'olor del codi?

• Els patrons de disseny ajuden a eliminar les olors de codi (indicacions de disseny deficient) proporcionant solucions provades a problemes comuns. Reconèixer i abordar les olors del codi és essencial per crear un programari eficient i sostenible.

15. Hi ha patrons de disseny per al disseny de bases de dades?

• Tot i que els patrons de disseny tradicionals poden no aplicar-se directament al disseny de bases de dades, principis com la normalització i la desnormalització es poden considerar com a patrons de disseny per crear estructures de bases de dades eficients i escalables.

16. Es poden utilitzar patrons de disseny a l'arquitectura de microserveis?

• Sí, els patrons de disseny es poden aplicar a l'arquitectura de microserveis per abordar reptes comuns com ara el descobriment de serveis, la comunicació entre serveis i la tolerància a errors. Els patrons com el registre de serveis i el disjuntor de circuits són rellevants.

17. Com afecten els patrons de disseny el rendiment del sistema?

• Els patrons de disseny aplicats correctament poden millorar el rendiment del sistema promovent una organització eficient del codi i reduint la redundància. Tanmateix, els patrons mal triats o utilitzats en excés poden introduir una complexitat innecessària, que pot afectar el rendiment.

18. Els desenvolupadors júniors necessiten aprendre patrons de disseny?

• Tot i que no és obligatori, els patrons de disseny d'aprenentatge poden beneficiar significativament els desenvolupadors júniors proporcionant-los solucions provades a problemes comuns. Pot accelerar el procés d'aprenentatge i contribuir a escriure un codi més fàcil de mantenir.

19. Com contribueixen els patrons de disseny a la documentació del codi?

• Els patrons de disseny documenten inherentment solucions a problemes de disseny comuns. Quan els desenvolupadors estan familiaritzats amb els patrons de disseny, el codi esdevé autodocumentat, cosa que facilita la comprensió dels altres i la seva contribució al projecte.

20. Els patrons de disseny es poden aplicar retroactivament a les bases de codi existents?

• Sí, els patrons de disseny es poden aplicar retroactivament, però el procés pot implicar refactoritzar el codi existent. És crucial avaluar l'impacte d'introduir un patró i assegurar-se que s'alinea amb l'arquitectura general.

21. Hi ha patrons de disseny per al desenvolupament web?

• Sí, molts patrons de disseny són aplicables al desenvolupament web. Els patrons com MVC, Observer i Singleton s'utilitzen habitualment per organitzar i estructurar el codi tant en el desenvolupament de frontend com de backend.

22. En què es diferencien els patrons de disseny dels patrons arquitectònics?

• Els patrons de disseny aborden problemes de disseny específics a un nivell inferior, centrant-se en la creació, la composició i la interacció d'objectes. Els patrons arquitectònics, en canvi, s'ocupen d'estructures de nivell superior d'una aplicació o sistema complet.

23. Es poden utilitzar patrons de disseny en programació funcional?

• Sí, els patrons de disseny es poden adaptar a paradigmes de programació funcional. Els patrons de disseny funcional se centren en la composició de funcions per resoldre problemes i promoure la immutabilitat i l'apatridia.

24. Quin paper juguen els patrons de disseny en el manteniment del codi durant la col·laboració en equip?

• Els patrons de disseny contribueixen al manteniment del codi proporcionant un vocabulari i una estructura comuns. Quan un equip està familiaritzat amb els patrons de disseny, la col·laboració es fa més eficient i els membres de l'equip poden entendre i raonar sobre la base de codi més fàcilment.

25. Hi ha patrons de disseny específics per a sistemes en temps real?

• Sí, els sistemes en temps real sovint utilitzen patrons de disseny adaptats per abordar els seus reptes únics. Es poden aplicar patrons com el patró Observer per gestionar la notificació i la sincronització d'esdeveniments en temps real.