Mjukvarudesignmönster är kommunicerande objekt och klasser som är anpassade för att lösa ett allmänt designproblem i ett visst sammanhang. Mjukvarudesignmönster är generella, återanvändbara lösningar på vanliga problem som uppstår under design och utveckling av programvara. De representerar bästa praxis för att lösa vissa typer av problem och tillhandahåller ett sätt för utvecklare att kommunicera om effektiva designlösningar.

Att förstå och tillämpa dessa mönster kan avsevärt förbättra dina färdigheter i mjukvaruutveckling. För dem som vill fördjupa sin kunskap och tillämpning av mjukvarudesignmönster, vår omfattande kurs i systemdesign erbjuder ett strukturerat tillvägagångssätt för att bemästra dessa väsentliga koncept. Genom att lära dig från verkliga exempel och expertinsikter kan du utveckla expertis för att effektivt implementera dessa mönster i dina projekt.

Innehållsförteckning

• Typer av mjukvarudesignmönster
• Kreativa designmönster
• Strukturella designmönster
• Beteendedesignmönster
• Designmönster på olika språk
• Intervjufrågor om mjukvarudesignmönster
• Vanliga frågor om mjukvarudesignmönster

Typer av mjukvarudesignmönster

Det finns tre typer av designmönster:

• Kreativt designmönster
• Strukturellt designmönster
• Beteendedesignmönster

Kreativa designmönster

Creational Design Pattern abstraherar instansieringsprocessen. De hjälper till att göra ett system oberoende av hur dess objekt skapas, sammansätts och representeras.

Typer av kreativa designmönster:

1. Fabriksmetoddesignmönster

Fabriksmetodens mönster används för att skapa objekt utan att specificera den exakta klass av objekt som kommer att skapas. Detta mönster är användbart när du behöver frikoppla skapandet av ett objekt från dess implementering.

2. Abstrakt fabriksmetoddesignmönster

Abstrakt fabriksmönster liknar nästan fabriksmönster och anses vara ett annat lager av abstraktion över fabriksmönster. Abstrakta fabriksmönster fungerar runt en superfabrik som skapar andra fabriker.

3. Singleton metod designmönster

Singleton-metoden eller Singleton Design-mönster är ett av de enklaste designmönstren. Det säkerställer att en klass bara har en instans och ger en global åtkomstpunkt till den.

4. Prototypmetoddesignmönster

Prototyp tillåter oss att dölja komplexiteten i att skapa nya instanser från klienten. Konceptet är att kopiera ett befintligt objekt istället för att skapa en ny instans från början, något som kan innehålla kostsamma operationer. Det befintliga objektet fungerar som en prototyp och innehåller objektets tillstånd.

5. Builder Method Design mönster

Builder pattern syftar till att separera konstruktionen av ett komplext objekt från dess representation så att samma konstruktionsprocess kan skapa olika representationer. Den används för att konstruera ett komplext objekt steg för steg och det sista steget kommer att returnera objektet.

Strukturella designmönster

Strukturella designmönster handlar om hur klasser och objekt är sammansatta för att bilda större strukturer. Strukturella klassmönster använder arv för att skapa gränssnitt eller implementeringar.

Typer av strukturella designmönster:

1. Adaptermetod designmönster

Adaptermönstret konverterar gränssnittet för en klass till ett annat gränssnitt som klienter förväntar sig. Adapter låter klasser arbeta tillsammans som inte skulle kunna annars på grund av inkompatibla gränssnitt.

2. Bro Metod Design mönster

Bryggmönstret gör att abstraktionen och implementeringen kan utvecklas oberoende och klientkoden kan bara komma åt abstraktionsdelen utan att vara orolig för implementeringsdelen.

3. Kompositmetoddesignmönster

Sammansatt mönster är ett partitioneringsmönster och beskriver en grupp av objekt som behandlas på samma sätt som en enda instans av samma typ av objekt. Avsikten med en komposit är att komponera objekt till trädstrukturer för att representera del-hela hierarkier.

4. Dekoratör Metod Design mönster

Det tillåter oss att dynamiskt lägga till funktionalitet och beteende till ett objekt utan att påverka beteendet hos andra befintliga objekt inom samma klass. Vi använder arv för att utöka klassens beteende. Detta sker vid kompileringstid, och alla instanser av den klassen får det utökade beteendet.

5. Fasadmetod Designmönster

Fasadmetoddesignmönster tillhandahåller ett enhetligt gränssnitt till en uppsättning gränssnitt i ett delsystem. Fasad definierar ett gränssnitt på hög nivå som gör delsystemet lättare att använda.

6. Flugviktsmetod designmönster

Det här mönstret ger sätt att minska antalet objekt och på så sätt förbättra applikationens objektstruktur. Flugviktsmönster används när vi behöver skapa ett stort antal liknande föremål.

7. Proxymetoddesignmönster

Fullmakt betyder 'i stället för', representerar' eller 'i stället för' eller 'på uppdrag av' är bokstavliga betydelser av proxy och det förklarar direkt proxydesignmönster. Proxies kallas också surrogat, handtag och omslag. De är nära besläktade i struktur, men inte syfte, med adaptrar och dekoratörer.

Beteendedesignmönster

Beteendemönster handlar om algoritmer och tilldelningen av ansvar mellan objekt. Beteendemönster beskriver inte bara mönster av objekt eller klasser utan också mönstren för kommunikation mellan dem. Dessa mönster kännetecknar komplext kontrollflöde som är svårt att följa under körning.

Typer av beteendedesignmönster:

1. Ansvarskedjans designmönster

Ansvarskedjan mönster används för att uppnå lös koppling i mjukvarudesign där en begäran från klienten skickas till en kedja av objekt att bearbeta dem. Senare kommer objektet i kedjan själva att bestämma vem som ska behandla förfrågan och om begäran ska skickas till nästa objekt i kedjan eller inte.

2. Kommandometod Designmönster

Kommandomönstret är ett beteendedesignmönster som förvandlar en begäran till ett fristående objekt som innehåller all information om begäran. Detta objekt kan skickas runt, lagras och exekveras vid ett senare tillfälle

3. Interpreter Method Design Pattern

Tolkmönster används för att definiera en grammatisk representation för ett språk och tillhandahåller en tolk för att hantera denna grammatik.

4. Medlarmetod Designmönster

Det möjliggör frikoppling av objekt genom att införa ett lager däremellan så att interaktionen mellan objekt sker via lagret.

5. Memento metod designmönster

Den används för att återställa ett objekts tillstånd till ett tidigare tillstånd. När din ansökan fortskrider, kanske du vill spara kontrollpunkter i din ansökan och återställa tillbaka till dessa kontrollpunkter senare. Avsikten med Memento Design-mönstret är utan att bryta inkapslingen, fånga och externisera ett objekts interna tillstånd så att objektet kan återställas till detta tillstånd senare.

6. Observer Method Design Pattern

Den definierar ett ett-till-många-beroende mellan objekt, så att när ett objekt (subjektet) ändrar tillstånd, meddelas och uppdateras alla dess anhöriga (observatörer) automatiskt.

7. State Method Design Pattern

Ett tillståndsdesignmönster används när ett objekt ändrar sitt beteende baserat på dess interna tillstånd. Om vi ​​måste ändra beteendet för ett objekt baserat på dess tillstånd, kan vi ha en tillståndsvariabel i objektet och använda villkorsblocket if-else för att utföra olika åtgärder baserat på tillståndet.

8. Strategi Metod Designmönster

Strategidesignmönstret gör att ett objekts beteende kan väljas under körning. Det är ett av Gang of Four (GoF) designmönster, som används ofta i objektorienterad programmering. Strategimönstret är baserat på idén att kapsla in en familj av algoritmer i separata klasser som implementerar ett gemensamt gränssnitt.

9. Mall Metod Design mönster

Mall metod design mönster är att definiera en algoritm som ett skelett av operationer och låta detaljerna implementeras av barnklasserna. Algoritmens övergripande struktur och sekvens bevaras av den överordnade klassen.

10. Besöksmetoddesignmönster

Det används när vi ska utföra en operation på en grupp av liknande objekt. Med hjälp av besöksmönster kan vi flytta driftlogiken från objekten till en annan klass.

Designmönster på olika språk

Intervjufrågor om mjukvarudesignmönster

• Designa en parkeringsplats med hjälp av objektorienterade principer
• Designa datastrukturer och algoritmer för in-memory filsystem
• Hur förhindrar man Singleton Pattern från reflektion, serialisering och kloning?

Vanliga frågor om mjukvarudesignmönster

1. Vad är mjukvarudesignmönster?

• Mjukvarudesignmönster är återanvändbara lösningar på vanliga problem som uppstår under mjukvaruutveckling. De är mallar för att lösa återkommande designproblem och ger ett sätt att skapa flexibla, skalbara och underhållbara programvarusystem.

2. Varför är designmönster viktiga i mjukvaruutveckling?

• Designmönster främjar bästa praxis, förbättrar kodläsbarheten och underlättar kodåteranvändning. De hjälper till att skapa programvara som är modulär, utbyggbar och lättare att underhålla, vilket minskar utvecklingstiden och ansträngningarna.

3. Hur skiljer sig designmönster från algoritmer?

• Designmönster fokuserar på att lösa återkommande designproblem på arkitektonisk eller strukturell nivå, med betoning på organisationen av kod. Algoritmer, å andra sidan, är steg-för-steg-procedurer för att lösa specifika problem på beräkningsnivå.

4. Vilka är de vanligaste typerna av designmönster?

• Designmönster delas in i tre huvudtyper: kreativa, strukturella och beteendemässiga. Skapande mönster handlar om objektskapande, strukturella mönster med objektsammansättning och beteendemönster med objektsamverkan och ansvar.

5. Kan du ge exempel på kreativa designmönster?

• Exempel inkluderar Singleton (som säkerställer att en klass bara har en instans), Factory Method (skapa objekt utan att specificera den exakta klassen) och Abstract Factory (tillhandahåller ett gränssnitt för att skapa familjer av relaterade eller beroende objekt).

6. Hur förbättrar designmönster kodens flexibilitet?

• Designmönster främjar lös koppling mellan komponenter, vilket gör det lättare att byta ut eller utöka delar av systemet utan att påverka andra. Denna flexibilitet är avgörande för anpassning till förändrade krav.

7. När ska jag använda designmönster?

• Designmönster bör användas när du stöter på återkommande problem i mjukvarudesign. De är särskilt fördelaktiga i komplexa system där ett systematiskt och beprövat tillvägagångssätt för design krävs.

8. Är designmönster språkspecifika?

• Nej, designmönster är inte knutna till ett specifikt programmeringsspråk. De är konceptuella lösningar som kan implementeras på olika språk. Syntax- och implementeringsdetaljerna kan dock variera.

9. Hur kan jag lära mig och bemästra designmönster?

• Börja med att förstå de grundläggande principerna för designmönster. Öva på att implementera dem i dina projekt och studera verkliga exempel. Böcker, onlinehandledningar och praktisk tillämpning i projekt bidrar till att bemästra designmönster.

10. Är designmönster tillämpliga i alla programvaruprojekt?

• Även om designmönster erbjuder värdefulla lösningar på vanliga designproblem, beror deras tillämpbarhet på projektets sammanhang och komplexitet. I enklare projekt kan vissa mönster vara onödiga, medan de i större projekt kan vara avgörande för att upprätthålla en skalbar och organiserad kodbas.

11. Vad är skillnaden mellan ett designmönster och ett antimönster?

• Designmönster är beprövade lösningar på vanliga problem som främjar bästa praxis. Däremot är antimönster vanliga fallgropar eller dålig praxis som kan leda till dålig mjukvarudesign och bör undvikas.

12. Kan designmönster överanvändas?

• Ja, överanvändning av designmönster utan att ta hänsyn till projektets sammanhang och komplexitet kan leda till onödigt komplex kod. Det är viktigt att tillämpa designmönster med omtanke, där de tillför värde och förbättrar kodstrukturen.

13. Kan jag skapa mina egna designmönster?

• Ja, du kan skapa anpassade designmönster baserat på ditt projekts specifika behov. Det är dock avgörande att se till att mönstret löser ett återkommande problem och följer principerna för god design.

14. Hur relaterar designmönster till kodlukt?

• Designmönster hjälper till att eliminera kodlukter (indikationer på dålig design) genom att tillhandahålla beprövade lösningar på vanliga problem. Att känna igen och adressera kodlukter är avgörande för att skapa underhållbar och effektiv programvara.

15. Finns det designmönster för databasdesign?

• Även om traditionella designmönster kanske inte direkt gäller för databasdesign, kan principer som normalisering och denormalisering betraktas som designmönster för att skapa effektiva och skalbara databasstrukturer.

16. Kan designmönster användas i mikrotjänsters arkitektur?

• Ja, designmönster kan tillämpas i mikrotjänsters arkitektur för att hantera vanliga utmaningar som tjänsteupptäckt, kommunikation mellan tjänster och feltolerans. Mönster som Service Registry och Circuit Breaker är relevanta.

17. Hur påverkar designmönster systemets prestanda?

• Korrekt tillämpade designmönster kan förbättra systemets prestanda genom att främja effektiv kodorganisation och minska redundans. Men dåligt valda eller överanvända mönster kan introducera onödig komplexitet, vilket potentiellt påverkar prestandan.

18. Behöver juniorutvecklare lära sig designmönster?

• Även om det inte är obligatoriskt, kan inlärningsdesignmönster avsevärt gynna juniorutvecklare genom att ge dem beprövade lösningar på vanliga problem. Det kan påskynda inlärningsprocessen och bidra till att skriva mer underhållbar kod.

19. Hur bidrar designmönster till koddokumentation?

• Designmönster dokumenterar i sig lösningar på vanliga designproblem. När utvecklare är bekanta med designmönster blir koden självdokumenterande, vilket gör det lättare för andra att förstå och bidra till projektet.

20. Kan designmönster tillämpas retroaktivt på befintliga kodbaser?

• Ja, designmönster kan appliceras retroaktivt, men processen kan innebära omfaktorer av befintlig kod. Det är avgörande att bedöma effekten av att införa ett mönster och se till att det överensstämmer med den övergripande arkitekturen.

21. Finns det designmönster för webbutveckling?

• Ja, många designmönster är tillämpliga i webbutveckling. Mönster som MVC, Observer och Singleton används ofta för att organisera och strukturera kod i både frontend- och backend-utveckling.

22. Hur skiljer sig designmönster från arkitektoniska mönster?

• Designmönster tar upp specifika designfrågor på en lägre nivå, med fokus på objektskapande, komposition och interaktion. Arkitektoniska mönster, å andra sidan, handlar om strukturer på högre nivå i en hel applikation eller ett helt system.

23. Kan designmönster användas i funktionell programmering?

• Ja, designmönster kan anpassas för funktionella programmeringsparadigm. Funktionella designmönster fokuserar på att komponera funktioner för att lösa problem och främja oföränderlighet och tillståndslöshet.

24. Vilken roll spelar designmönster för kodunderhåll under teamsamarbete?

• Designmönster bidrar till kodunderhåll genom att tillhandahålla ett gemensamt ordförråd och struktur. När ett team är bekant med designmönster blir samarbetet mer effektivt och teammedlemmar kan lättare förstå och resonera kring kodbasen.

25. Finns det designmönster specifikt för realtidssystem?

• Ja, realtidssystem använder ofta designmönster som är skräddarsydda för att möta deras unika utmaningar. Mönster som Observer-mönstret kan användas för att hantera händelsemeddelanden och synkronisering i realtid.