В мире разработки программного обеспечения шаблоны проектирования играют решающую роль в создании хорошо структурированного, удобного в сопровождении и многократного использования кода. Шаблоны проектирования — это проверенные решения распространенных проблем программирования. Они предоставляют основу для проектирования программных систем и продвигают лучшие практики. В этой статье мы рассмотрим три основные категории шаблонов проектирования: творческие, структурные и поведенческие.

Шаблоны творческого проектирования.
Шаблоны творческого проектирования сосредоточены на механизмах создания объектов, предоставляя способы создания объектов гибким способом, не связанным с конкретными классами. Вот несколько популярных шаблонов творческого проектирования и примеры кода:

1. Шаблон Singleton:
   Шаблон Singleton гарантирует, что создается только один экземпляр класса, и обеспечивает глобальный доступ к нему. Это может быть полезно в сценариях, где вы хотите ограничить количество экземпляров класса. Вот пример на Python:

class Singleton:
    _instance = None

    def __new__(cls):
        if cls._instance is None:
            cls._instance = super().__new__(cls)
        return cls._instance

2. Шаблон Factory:
   Шаблон Factory предоставляет интерфейс для создания объектов без указания их конкретных классов. Он инкапсулирует логику создания объектов, обеспечивая гибкость при создании экземпляров объектов. Вот пример на Java:

interface Shape {
    void draw();
}
class Circle implements Shape {
    @Override
    void draw() {
        System.out.println("Drawing a circle");
    }
}
class Square implements Shape {
    @Override
    void draw() {
        System.out.println("Drawing a square");
    }
}
class ShapeFactory {
    public Shape createShape(String type) {
        if (type.equalsIgnoreCase("circle")) {
            return new Circle();
        } else if (type.equalsIgnoreCase("square")) {
            return new Square();
        }
        return null;
    }
}

Шаблоны структурного проектирования.
Шаблоны структурного проектирования связаны с тем, как объекты и классы компонуются для формирования более крупных структур. Они сосредоточены на упрощении отношений между объектами. Вот несколько примеров:

1. Шаблон адаптера:
   Шаблон адаптера позволяет объектам с несовместимыми интерфейсами работать вместе. Он действует как мост между двумя интерфейсами, преобразуя интерфейс одного класса в другой интерфейс, ожидаемый клиентами. Вот пример на C#:

interface ITarget {
    void Request();
}
class Adaptee {
    public void SpecificRequest() {
        Console.WriteLine("Specific request");
    }
}
class Adapter : ITarget {
    private Adaptee _adaptee;
    public Adapter(Adaptee adaptee) {
        _adaptee = adaptee;
    }
    public void Request() {
        _adaptee.SpecificRequest();
    }
}

2. Шаблон «Декоратор».
   Шаблон «Декоратор» позволяет динамически добавлять новые варианты поведения к объекту, обертывая его одним или несколькими объектами-декораторами. Он обеспечивает гибкую альтернативу созданию подклассов для расширения функциональности. Вот пример на Python:

class Component:
    def operation(self):
        pass
class ConcreteComponent(Component):
    def operation(self):
        print("Concrete component operation")
class Decorator(Component):
    def __init__(self, component):
        self.component = component
    def operation(self):
        self.component.operation()
class ConcreteDecorator(Decorator):
    def operation(self):
        super().operation()
        print("Additional behavior")
component = ConcreteComponent()
decoratedComponent = ConcreteDecorator(component)
decoratedComponent.operation()

Шаблоны поведенческого проектирования.
Шаблоны поведенческого проектирования связаны со связью между объектами и распределением обязанностей между ними. Они фокусируются на том, как объекты взаимодействуют и ведут себя. Вот несколько примеров:

1. Шаблон «Наблюдатель».
   Шаблон «Наблюдатель» устанавливает связь «один ко многим» между объектами. Когда состояние одного объекта изменяется, все его зависимые объекты автоматически уведомляются и обновляются. Вот пример на JavaScript:

class Observer {
    update() {
        // Perform update logic here
    }
}
class Subject {
    constructor() {
        this.observers = [];
    }
    addObserver(observer) {
        this.observers.push(observer);
    }
    removeObserver(observer) {
        this.observers = this.observers.filter(obs => obs !== observer);
    }
    notifyObservers() {
        this.observers.forEach(observer => observer.update());
    }
}
const subject = new Subject();
const observer1 = new Observer();
const observer2 = new Observer();
subject.addObserver(observer1);
subject.addObserver(observer2);
// When the state changes
subject.notifyObservers();

2. Шаблон стратегии:
   Шаблон стратегии позволяет определить семейство взаимозаменяемых алгоритмов и инкапсулировать каждый из них отдельно. Это позволяет алгоритму изменяться независимо от клиентов, которые его используют. Вот пример на Ruby:

class Strategy
  def execute
    raise NotImplementedError, 'Strategy class must implement the execute method.'
  end
end
class ConcreteStrategy1 < Strategy
  def execute
    puts 'Executing strategy 1'
  end
end
class ConcreteStrategy2 < Strategy
  def execute
    puts 'Executing strategy 2'
  end
end
class Context
  attr_accessor :strategy
  def initialize(strategy)
    @strategy = strategy
  end
  def execute_strategy
    @strategy.execute
  end
end
context = Context.new(ConcreteStrategy1.new)
context.execute_strategy
context.strategy = ConcreteStrategy2.new
context.execute_strategy

Шаблоны проектирования — бесценный инструмент для разработчиков программного обеспечения. Шаблоны создания помогают нам создавать объекты гибким и независимым образом, структурные шаблоны предоставляют способы компоновки объектов для формирования более крупных структур, а поведенческие шаблоны определяют, как объекты взаимодействуют и ведут себя. Используя эти шаблоны проектирования, разработчики могут улучшить организацию кода, удобство сопровождения и возможность повторного использования в своих проектах.

Хорошо понимая эти категории шаблонов проектирования и соответствующие примеры, вы сможете эффективно применять их для решения распространенных задач программирования и повышения качества вашего кода.

Помните, что шаблоны проектирования — это не строгие правила, а скорее рекомендации, которые можно адаптировать в соответствии с вашими конкретными потребностями. Включив шаблоны проектирования в свой арсенал кодирования, вы будете готовы с уверенностью решать сложные задачи разработки программного обеспечения.

Так что вперед, используйте возможности шаблонов проектирования и поднимите свои навыки программирования на новую высоту!