В ходе работы с программным обеспечением я часто использую разнообразные паттерны проектирования, которые помогают структурировать код, делать его более читаемым, гибким и расширяемым. Паттерны облегчают решение типовых задач разработки, обеспечивают повторное использование и поддерживают принципы хорошего дизайна. Ниже подробно расскажу про самые часто применяемые мной паттерны, их назначение и сферы использования.

1. Singleton (Одиночка)

Что делает: Гарантирует, что класс имеет только один экземпляр, и предоставляет глобальную точку доступа к этому экземпляру.

Когда используется:

• Для управления глобальным состоянием, например, конфигурация приложения, логгер, пул соединений с базой данных.

• Когда нужен единственный объект, доступный из разных частей приложения.

Преимущества:

• Контроль над созданием единственного экземпляра.

• Экономия ресурсов.

Недостатки:

• Может привести к проблемам с тестированием из-за глобального состояния.

• Нарушает принципы инверсии зависимостей, если используется без внедрения зависимостей.

2. Factory Method (Фабричный метод)

Что делает: Определяет интерфейс для создания объекта, позволяя подклассам решать, какой класс инстанцировать.

Когда используется:

• Когда нужно создавать объекты без явного указания конкретных классов.

• При необходимости абстрагировать логику создания объектов и инкапсулировать процесс.

Преимущества:

• Упрощает расширение программы за счет добавления новых типов без изменения клиентского кода.

• Способствует слабой связанности.

3. Abstract Factory (Абстрактная фабрика)

Что делает: Позволяет создавать семейства связанных или взаимозависимых объектов, не привязываясь к их конкретным классам.

Когда используется:

• Если нужно создавать группы взаимосвязанных объектов с определенным интерфейсом.

• Для обеспечения согласованности продуктов в семействе.

Преимущества:

• Позволяет легко менять семейства продуктов.

• Способствует расширяемости и модульности.

4. Builder (Строитель)

Что делает: Отделяет конструирование сложного объекта от его представления, позволяя создавать разные представления объекта с одинаковым процессом.

Когда используется:

• При создании сложных объектов с множеством параметров.

• Когда нужно пошаговое создание объекта.

Преимущества:

• Улучшает читаемость и поддерживаемость кода.

• Позволяет создавать неизменяемые объекты с множеством параметров.

5. Prototype (Прототип)

Что делает: Создает новые объекты путем копирования существующих, а не создавая их с нуля.

Когда используется:

• Когда создание объекта является затратным.

• Для динамического создания объектов.

6. Adapter (Адаптер)

Что делает: Позволяет объектам с несовместимыми интерфейсами работать вместе, оборачивая один интерфейс в другой.

Когда используется:

• При интеграции с чужими библиотеками или системами, имеющими другой интерфейс.

• Для изменения интерфейса без изменения исходного кода.

7. Decorator (Декоратор)

Что делает: Динамически добавляет объектам новую функциональность, оборачивая их в дополнительные классы.

Когда используется:

• Когда нужно добавить поведение объекту без изменения его класса.

• Для гибкого расширения функциональности.

8. Proxy (Прокси)

Что делает: Предоставляет заместителя или суррогата другого объекта для контроля доступа, управления ресурсами или дополнительной логики.

Когда используется:

• Для ленивой инициализации.

• Для контроля доступа к ресурсоемким объектам.

• Для логирования, кэширования, защиты.

9. Observer (Наблюдатель)

Что делает: Обеспечивает оповещение множества объектов об изменении состояния другого объекта.

Когда используется:

• При реализации событийной системы, подписок, реактивного программирования.

• Для отделения отправителя событий от получателей.

10. Strategy (Стратегия)

Что делает: Определяет семейство алгоритмов, инкапсулирует каждый из них и делает их взаимозаменяемыми.

Когда используется:

• Когда нужно выбирать алгоритмы во время выполнения.

• Для уменьшения условных операторов.

11. Command (Команда)

Что делает: Инкапсулирует запрос в виде объекта, позволяя параметризовать методы, отложить выполнение или поддерживать отмену.

Когда используется:

• Для реализации очередей задач, истории команд, отмены/повтора.

• При разделении инициатора и исполнителя действия.

12. Chain of Responsibility (Цепочка обязанностей)

Что делает: Позволяет передавать запрос по цепочке объектов, пока один из них не обработает запрос.

Когда используется:

• Для построения цепочек обработки событий или запросов.

• Для отделения отправителя запроса от обработчиков.

13. Mediator (Посредник)

Что делает: Обеспечивает централизованное управление взаимодействием множества объектов, снижая связанность между ними.

Когда используется:

• В сложных системах с множеством взаимодействующих компонентов.

• Для упрощения связей и координации.

14. Template Method (Шаблонный метод)

Что делает: Определяет основу алгоритма, позволяя подклассам реализовать конкретные шаги.

Когда используется:

• Для создания каркаса алгоритма с изменяемыми деталями.

• При переиспользовании общего кода.

15. Iterator (Итератор)

Что делает: Предоставляет способ последовательного доступа к элементам агрегированного объекта, не раскрывая его внутреннее представление.

Когда используется:

• Для перебора коллекций с разной внутренней структурой.

• Для реализации абстракции обхода.

Использование паттернов в реальных задачах

• В веб-разработке: Singleton для конфигурации, Observer для событий DOM, Strategy для выбора алгоритмов валидации, Decorator для расширения функционала компонентов.

• В бэкенде: Factory и Builder для создания сложных объектов бизнес-логики, Command для очередей задач и отложенного выполнения, Proxy для кеширования и защиты.

• В мобильной разработке: MVC/MVVM архитектуры используют Observer, Mediator и Strategy для управления состоянием и взаимодействием компонентов.

Как я выбираю паттерн

Выбор паттерна зависит от конкретной задачи и контекста:

• Если нужно ограничить создание объекта — Singleton.

• Если требуется создавать объекты с разным поведением — Factory или Strategy.

• Для расширения функционала без изменения исходного класса — Decorator.

• Для обработки событий и взаимодействий — Observer и Mediator.

• Для управления сложными алгоритмами — Template Method.

Часто я комбинирую несколько паттернов, чтобы получить гибкую и поддерживаемую архитектуру.

Паттерны проектирования — это мощные инструменты, которые делают код устойчивым к изменениям, облегчают понимание и развитие проектов. Их грамотное использование экономит время и снижает риски ошибок при масштабировании приложений.