Ohjelmistosuunnittelumallit ovat viestiviä objekteja ja luokkia, jotka on mukautettu ratkaisemaan yleinen suunnitteluongelma tietyssä kontekstissa. Ohjelmistosuunnittelumallit ovat yleisiä, uudelleenkäytettäviä ratkaisuja yleisiin ongelmiin, joita ilmenee ohjelmistojen suunnittelun ja kehittämisen aikana. Ne edustavat parhaita käytäntöjä tietyntyyppisten ongelmien ratkaisemiseksi ja tarjoavat kehittäjille tavan kommunikoida tehokkaista suunnitteluratkaisuista.

Näiden mallien ymmärtäminen ja soveltaminen voi parantaa merkittävästi ohjelmistokehitystaitojasi. Niille, jotka haluavat syventää tietojaan ja ohjelmistosuunnittelumallien soveltamista, kattavamme järjestelmäsuunnittelun kurssi tarjoaa jäsennellyn lähestymistavan näiden olennaisten käsitteiden hallitsemiseen. Oppimalla tosielämän esimerkeistä ja asiantuntijoiden oivalluksista voit kehittää asiantuntemusta näiden mallien tehokkaaseen toteuttamiseen projekteissasi.

Sisällysluettelo

• Ohjelmistosuunnittelumallien tyypit
• Luovia suunnittelumalleja
• Rakennesuunnittelumallit
• Käyttäytymissuunnittelumallit
• Suunnittele kuvioita eri kielillä
• Haastattelukysymykset ohjelmistojen suunnittelumalleista
• Usein kysyttyjä kysymyksiä ohjelmistosuunnittelumalleista

Ohjelmistosuunnittelumallien tyypit

Suunnittelukuvioita on kolmenlaisia:

• Luova suunnittelukuvio
• Rakennesuunnittelumalli
• Käyttäytymissuunnittelumalli

Luovia suunnittelumalleja

Creational Design Pattern abstrakti ilmentämisprosessin. Ne auttavat tekemään järjestelmästä riippumattoman siitä, miten sen objektit luodaan, koostetaan ja esitetään.

Luovien suunnittelumallien tyypit:

1. Tehdasmenetelmän suunnittelukuvio

Factory Method -mallia käytetään objektien luomiseen määrittelemättä luotavan objektin tarkkaa luokkaa. Tämä malli on hyödyllinen, kun haluat irrottaa objektin luomisen sen toteutuksesta.

2. Abstract Factory Method -suunnittelukuvio

Abstract Factory -kuvio on melkein samanlainen kuin Factory Pattern, ja sitä pidetään toisena abstraktiokerroksena tehdaskuvion yläpuolella. Abstract Factory -kuviot kiertävät supertehtaan, joka luo muita tehtaita.

3. Singleton Method Design Pattern

Singleton-menetelmä tai Singleton Design -kuvio on yksi yksinkertaisimmista suunnittelukuvioista. Se varmistaa, että luokalla on vain yksi ilmentymä, ja tarjoaa maailmanlaajuisen pääsypisteen siihen.

4. Prototyyppimenetelmän suunnittelukuvio

Prototyypin avulla voimme piilottaa uusien esiintymien tekemisen monimutkaisuuden asiakkaalta. Ajatuksena on kopioida olemassa oleva objekti sen sijaan, että luodaan uusi ilmentymä tyhjästä, mikä voi sisältää kalliita toimintoja. Olemassa oleva objekti toimii prototyyppinä ja sisältää objektin tilan.

5. Builder Method -suunnittelukuvio

Builder-mallin tavoitteena on erottaa monimutkaisen objektin rakentaminen sen esityksestä, jotta sama rakennusprosessi voi luoda erilaisia ​​esityksiä. Sitä käytetään monimutkaisen objektin rakentamiseen askel askeleelta ja viimeinen vaihe palauttaa objektin.

Rakennesuunnittelumallit

Rakennesuunnittelumallit liittyvät siihen, kuinka luokat ja objektit muodostetaan muodostamaan suurempia rakenteita. Rakenteelliset luokkamallit käyttävät periytymistä rajapintojen tai toteutusten muodostamiseen.

Rakennesuunnittelumallien tyypit:

1. Sovitinmenetelmän suunnittelukuvio

Sovitinmalli muuntaa luokan rajapinnan toiseksi käyttöliittymäksi, jota asiakkaat odottavat. Adapterin avulla luokat voivat työskennellä yhdessä, mikä ei muuten voisi yhteensopimattomien käyttöliittymien vuoksi.

2. Siltamenetelmän suunnittelukuvio

Siltakuvion avulla abstraktio ja toteutus voidaan kehittää itsenäisesti ja asiakaskoodilla on pääsy vain abstraktioosaan ilman, että se on huolissaan toteutusosasta.

3. Komposiittimenetelmän suunnittelukuvio

Yhdistelmäkuvio on osiointimalli, joka kuvaa objektiryhmää, jota käsitellään samalla tavalla kuin samantyyppisen objektin yksittäistä esiintymää. Yhdistelmän tarkoitus on koota objektit puurakenteiksi edustamaan osan kokonaisia ​​hierarkioita.

4. Sisustusmenetelmän suunnittelukuvio

Sen avulla voimme dynaamisesti lisätä toimintoja ja käyttäytymistä objektiin vaikuttamatta muiden samassa luokassa olevien objektien toimintaan. Käytämme periytymistä laajentaaksemme luokan käyttäytymistä. Tämä tapahtuu käännösaikana, ja kaikki kyseisen luokan esiintymät saavat laajennetun toiminnan.

5. Julkisivumenetelmän suunnittelukuvio

Facade Method Design Pattern tarjoaa yhtenäisen rajapinnan alijärjestelmän rajapintojen joukkoon. Facade määrittelee korkean tason rajapinnan, joka helpottaa alijärjestelmän käyttöä.

kuinka luodaan taulukko javassa

6. Flyweight menetelmän suunnittelukuvio

Tämä malli tarjoaa tapoja vähentää objektien määrää, mikä parantaa sovelluksen vaatimien objektien rakennetta. Flyweight-kuviota käytetään, kun meidän on luotava suuri määrä samankaltaisia ​​objekteja.

7. Välityspalvelinmenetelmän suunnittelukuvio

Välityspalvelin tarkoittaa 'sijalla', edustaa' tai 'sijalla' tai 'puolesta' ovat välityspalvelimen kirjaimellisia merkityksiä, ja se selittää suoraan välityspalvelimen suunnittelumallin. Välityspalvelimia kutsutaan myös korvikkeiksi, kahvoiksi ja kääreiksi. Ne liittyvät läheisesti rakenteeltaan, mutta eivät tarkoitukseltaan, sovittimiin ja sisustajiin.

Käyttäytymissuunnittelumallit

Käyttäytymismallit liittyvät algoritmeihin ja vastuiden jakamiseen objektien välillä. Käyttäytymismallit eivät kuvaa vain esineiden tai luokkien malleja, vaan myös niiden välisiä kommunikaatiomalleja. Nämä mallit kuvaavat monimutkaista ohjausvirtaa, jota on vaikea seurata ajon aikana.

Käyttäytymissuunnittelumallien tyypit:

1. Vastuuketjun menetelmän suunnittelumalli

Vastuuketjumallilla päästään löyhään kytkentään ohjelmistosuunnittelussa, jossa asiakkaan pyyntö välitetään objektiketjulle niiden käsittelemiseksi. Myöhemmin ketjun kohde päättää itse, kuka pyynnön käsittelee ja onko pyyntö lähetettävä ketjun seuraavalle objektille vai ei.

2. Komentomenetelmän suunnittelumalli

Komentokavio on käyttäytymismalli, joka muuttaa pyynnön erilliseksi objektiksi, joka sisältää kaikki pyyntöä koskevat tiedot. Tämä objekti voidaan siirtää, tallentaa ja suorittaa myöhemmin

3. Tulkkimenetelmän suunnittelukuvio

Tulkkimallia käytetään määrittelemään kielen kielioppiesitys ja se tarjoaa tulkin käsittelemään tätä kielioppia.

4. Välittäjämenetelmän suunnittelumalli

Se mahdollistaa objektien irrottamisen tuomalla niiden väliin kerroksen, jolloin objektien välinen vuorovaikutus tapahtuu kerroksen kautta.

5. Memento Method Design Patterns

Sitä käytetään palauttamaan objektin tila aiempaan tilaan. Sovelluksesi edetessä kannattaa ehkä tallentaa tarkistuspisteitä sovellukseesi ja palauttaa ne myöhemmin takaisin. Memento Design -kuvion tarkoitus on kapselointia rikkomatta, kaapata ja ulkoistaa kohteen sisäinen tila, jotta kohde voidaan palauttaa tähän tilaan myöhemmin.

6. Observer Method Design Pattern

Se määrittelee objektien välisen riippuvuuden yksi moneen, joten kun yksi objekti (kohde) muuttaa tilaansa, kaikki sen huollettajat (tarkkailijat) saavat ilmoituksen ja päivittyvät automaattisesti.

7. State Method Design Pattern

Tilasuunnittelumallia käytetään, kun Objekti muuttaa käyttäytymistään sisäisen tilansa perusteella. Jos meidän on muutettava objektin käyttäytymistä sen tilan perusteella, meillä voi olla tilamuuttuja Objektissa ja käyttää if-else-ehtolohkoa erilaisten toimien suorittamiseen tilan perusteella.

8. Strategiamenetelmän suunnittelumalli

Strategy Design Pattern mahdollistaa objektin käyttäytymisen valinnan suorituksen aikana. Se on yksi Gang of Four (GoF) -suunnittelumalleista, joita käytetään laajasti olioohjelmoinnissa. Strategiamalli perustuu ajatukseen kapseloida algoritmiperhe erillisiin luokkiin, jotka toteuttavat yhteisen rajapinnan.

9. Mallimenetelmän suunnittelukuvio

Mallimenetelmän suunnittelumalli on määrittää algoritmi operaatioiden rungoksi ja jättää yksityiskohdat lapsiluokkien toteutettaviksi. Algoritmin yleinen rakenne ja järjestys säilyvät emoluokan toimesta.

10. Vierailijamenetelmän suunnittelukuvio

Sitä käytetään, kun meidän on suoritettava toiminto samantyyppisten objektien ryhmälle. Vierailijamallin avulla voimme siirtää operatiivisen logiikan objekteista toiseen luokkaan.

Suunnittelukuvioita eri kielillä

Haastattelukysymykset ohjelmistojen suunnittelumalleista

• Suunnittele parkkipaikka olioperiaatteilla
• Suunnittele tietorakenteet ja algoritmit muistissa olevalle tiedostojärjestelmälle
• Kuinka estää Singleton Pattern -mallin heijastuminen, sarjoittaminen ja kloonaaminen?

Usein kysyttyjä kysymyksiä ohjelmistosuunnittelumalleista

1. Mitä ovat ohjelmistosuunnittelumallit?

• Ohjelmistosuunnittelumallit ovat uudelleenkäytettäviä ratkaisuja yleisiin ohjelmistokehityksen aikana ilmeneviin ongelmiin. Ne ovat malleja toistuvien suunnitteluongelmien ratkaisemiseen ja tarjoavat tavan luoda joustavia, skaalautuvia ja ylläpidettäviä ohjelmistojärjestelmiä.

2. Miksi suunnittelumallit ovat tärkeitä ohjelmistokehityksessä?

• Suunnittelumallit edistävät parhaita käytäntöjä, parantavat koodin luettavuutta ja helpottavat koodin uudelleenkäyttöä. Ne auttavat luomaan ohjelmistoja, jotka ovat modulaarisia, laajennettavia ja helpompia ylläpitää, mikä vähentää kehitystyötä ja -ponnisteluja.

3. Miten suunnittelumallit eroavat algoritmeista?

• Suunnittelumallit keskittyvät toistuvien suunnitteluongelmien ratkaisemiseen arkkitehtonisella tai rakenteellisella tasolla korostaen koodin organisointia. Algoritmit sen sijaan ovat vaiheittaisia ​​proseduureja tiettyjen laskentatason ongelmien ratkaisemiseksi.

4. Mitkä ovat yleisimmät suunnittelumallit?

• Suunnittelumallit luokitellaan kolmeen päätyyppiin: luovaan, rakenteelliseen ja käyttäytymiseen. Luovat mallit käsittelevät esineiden luomista, rakenteelliset mallit esineiden koostumuksella ja käyttäytymismallit esineiden yhteistoimintaa ja vastuullisuutta.

5. Voitko antaa esimerkkejä luovista suunnittelumalleista?

• Esimerkkejä ovat Singleton (varmistaa, että luokassa on vain yksi esiintymä), Factory Method (objektien luominen määrittelemättä tarkkaa luokkaa) ja Abstract Factory (tarjoaa käyttöliittymän toisiinsa liittyvien tai riippuvaisten objektien perheiden luomiseen).

6. Miten suunnittelumallit lisäävät koodin joustavuutta?

• Suunnittelukuviot edistävät osien välistä löysää kytkentää, mikä helpottaa järjestelmän osien vaihtamista tai laajentamista vaikuttamatta muihin. Tämä joustavuus on ratkaisevan tärkeää muuttuviin vaatimuksiin sopeutumiseen.

7. Milloin minun tulee käyttää suunnittelukuvioita?

• Suunnittelumalleja tulee käyttää, kun kohtaat ohjelmistosuunnittelussa toistuvia ongelmia. Ne ovat erityisen hyödyllisiä monimutkaisissa järjestelmissä, joissa tarvitaan systemaattista ja todistettua lähestymistapaa suunnitteluun.

8. Ovatko suunnittelumallit kielikohtaisia?

• Ei, suunnittelumalleja ei ole sidottu tiettyyn ohjelmointikieleen. Ne ovat käsitteellisiä ratkaisuja, jotka voidaan toteuttaa eri kielillä. Syntaksi ja toteutustiedot voivat kuitenkin vaihdella.

9. Kuinka voin oppia ja hallita suunnittelumalleja?

• Aloita ymmärtämällä suunnittelumallien perusperiaatteet. Harjoittele niiden toteuttamista projekteissasi ja opi todellisia esimerkkejä. Kirjat, verkko-opetusohjelmat ja käytännön sovellukset projekteissa auttavat hallitsemaan suunnittelumalleja.

10. Ovatko suunnittelumallit sovellettavissa kaikissa ohjelmistoprojekteissa?

• Vaikka suunnittelumallit tarjoavat arvokkaita ratkaisuja yleisiin suunnitteluongelmiin, niiden soveltuvuus riippuu projektin kontekstista ja monimutkaisuudesta. Yksinkertaisemmissa projekteissa jotkut mallit voivat olla tarpeettomia, kun taas suuremmissa projekteissa ne voivat auttaa ylläpitämään skaalautuvaa ja organisoitua koodikantaa.

11. Mitä eroa on design-kuviolla ja anti-kuviolla?

• Suunnittelumallit ovat todistettuja ratkaisuja yleisiin ongelmiin ja edistävät parhaita käytäntöjä. Sitä vastoin anti-mallit ovat yleisiä sudenkuoppia tai huonoja käytäntöjä, jotka voivat johtaa huonoon ohjelmistosuunnitteluun ja joita tulisi välttää.

12. Voiko suunnittelukuvioita käyttää liikaa?

• Kyllä, suunnittelumallien liiallinen käyttö ottamatta huomioon projektin kontekstia ja monimutkaisuutta voi johtaa tarpeettoman monimutkaiseen koodiin. On tärkeää soveltaa suunnittelumalleja harkiten, jolloin ne tuovat lisäarvoa ja parantavat koodirakennetta.

13. Voinko luoda omia kuvioita?

• Kyllä, voit luoda mukautettuja suunnittelumalleja projektisi erityistarpeiden perusteella. On kuitenkin erittäin tärkeää varmistaa, että malli käsittelee toistuvaa ongelmaa ja noudattaa hyvän suunnittelun periaatteita.

14. Miten suunnittelumallit liittyvät koodin hajuun?

• Suunnittelumallit auttavat poistamaan koodin hajuja (merkkejä huonosta suunnittelusta) tarjoamalla todistettuja ratkaisuja yleisiin ongelmiin. Koodin hajujen tunnistaminen ja käsitteleminen on välttämätöntä ylläpidettävien ja tehokkaiden ohjelmistojen luomiseksi.

15. Onko tietokannan suunnittelussa suunnittelumalleja?

• Vaikka perinteiset suunnittelumallit eivät välttämättä sovellu suoraan tietokantasuunnitteluun, normalisoinnin ja denormalisoinnin kaltaisia ​​periaatteita voidaan pitää suunnittelumalleina tehokkaiden ja skaalautuvien tietokantarakenteiden luomiseksi.

16. Voidaanko suunnittelumalleja käyttää mikropalveluarkkitehtuurissa?

• Kyllä, suunnittelumalleja voidaan soveltaa mikropalveluarkkitehtuurissa yleisiin haasteisiin, kuten palvelun löytämiseen, palveluiden väliseen viestintään ja vikasietoisuuteen. Palvelurekisterin ja Circuit Breakerin kaltaiset mallit ovat merkityksellisiä.

17. Miten suunnittelumallit vaikuttavat järjestelmän suorituskykyyn?

• Oikein sovelletut suunnittelumallit voivat parantaa järjestelmän suorituskykyä edistämällä tehokasta koodin organisointia ja vähentämällä redundanssia. Huonosti valitut tai liikaa käytetyt mallit voivat kuitenkin aiheuttaa tarpeettoman monimutkaisuuden, mikä saattaa vaikuttaa suorituskykyyn.

18. Tarvitseeko nuorempien kehittäjien oppia suunnittelumalleja?

• Vaikka oppimissuunnittelumallit eivät ole pakollisia, ne voivat hyödyttää merkittävästi nuorempia kehittäjiä tarjoamalla heille todistettuja ratkaisuja yleisiin ongelmiin. Se voi nopeuttaa oppimisprosessia ja auttaa kirjoittamaan paremmin ylläpidettävää koodia.

19. Miten suunnittelumallit vaikuttavat koodidokumentaatioon?

• Suunnittelumallit dokumentoivat luonnostaan ​​ratkaisuja yleisiin suunnitteluongelmiin. Kun kehittäjät tuntevat suunnittelumallit, koodi muuttuu itsestään dokumentoivaksi, jolloin muiden on helpompi ymmärtää projektia ja osallistua siihen.

20. Voidaanko suunnittelumalleja soveltaa takautuvasti olemassa oleviin koodikantoihin?

• Kyllä, suunnittelumalleja voidaan soveltaa takautuvasti, mutta prosessi voi sisältää olemassa olevan koodin uudelleenmuodostamisen. On ratkaisevan tärkeää arvioida kuvion käyttöönoton vaikutus ja varmistaa, että se on linjassa yleisen arkkitehtuurin kanssa.

21. Onko web-kehityksessä suunnittelumalleja?

• Kyllä, monia suunnittelumalleja voidaan soveltaa verkkokehitykseen. Malleja, kuten MVC, Observer ja Singleton, käytetään yleisesti koodin järjestämiseen ja jäsentämiseen sekä käyttöliittymän että taustajärjestelmän kehityksessä.

22. Miten suunnittelumallit eroavat arkkitehtonisista kuvioista?

• Suunnittelumallit käsittelevät tiettyjä suunnitteluongelmia alemmalla tasolla keskittyen esineiden luomiseen, sommitteluun ja vuorovaikutukseen. Toisaalta arkkitehtuurimallit käsittelevät koko sovelluksen tai järjestelmän korkeamman tason rakenteita.

23. Voidaanko suunnittelumalleja käyttää toiminnallisessa ohjelmoinnissa?

• Kyllä, suunnittelumalleja voidaan mukauttaa toiminnallisiin ohjelmointiparadigmoihin. Toiminnalliset suunnittelumallit keskittyvät funktioiden muodostamiseen ratkaisemaan ongelmia ja edistämään muuttumattomuutta ja valtiottomuutta.

24. Mikä rooli suunnittelumalleilla on koodin ylläpidettävyydessä tiimiyhteistyön aikana?

• Suunnittelumallit edistävät koodin ylläpidettävyyttä tarjoamalla yhteisen sanaston ja rakenteen. Kun tiimi tuntee suunnittelumallit, yhteistyö tehostuu ja tiimin jäsenet voivat ymmärtää koodikannan ja perustella sitä helpommin.

25. Onko olemassa suunnittelumalleja erityisesti reaaliaikaisille järjestelmille?

• Kyllä, reaaliaikaiset järjestelmät käyttävät usein suunnittelumalleja, jotka on räätälöity vastaamaan niiden ainutlaatuisiin haasteisiin. Observer-kuvion kaltaisia ​​kuvioita voidaan soveltaa käsittelemään reaaliaikaista tapahtumailmoitusta ja synkronointia.