آشنایی با انواع الگو طراحی یا Design Pattern

نوشتن کد بهینه و قابل نگهداری یک چالش بزرگ است. الگو طراحی (Design Pattern) چیست؟ الگوهای طراحی (Design Patterns) راه‌حل‌هایی استاندارد و اثبات‌شده برای مشکلات رایج در طراحی نرم‌افزار ارائه می‌دهند. در طول زمان، برنامه‌نویسان با چالش‌های مختلفی در فرآیند توسعه نرم‌افزار روبه‌رو شدند. بسیاری از این چالش‌ها مستقل از زبان‌های برنامه‌نویسی و مشابه یکدیگر بودند. بنابراین، برای حل این چالش‌ها، راه‌حل‌های متعددی ارائه شد که بهترین روش‌های حل و رفع آن‌ها را در قالب الگوهای طراحی یا Design Pattern فراهم می‌کنند.

این الگوها به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا کدهایی ساختاریافته، مقیاس‌پذیر و خوانا ایجاد کنند. در این مقاله، به بررسی الگوهای طراحی نرم‌افزار، آموزش Design Pattern، انواع پترن و مزایای استفاده از آن‌ها خواهیم پرداخت.

دوره‌های آموزشی آکادمی چابک

با تخفیف‌های ویژه آکادمی چابک، یادگیری را شروع کنید!

مشاهده دوره‌ها

الگوهای طراحی مجموعه‌ای از بهترین راه‌حل‌های مشکلات متداول در فرآیند برنامه‌نویسی نرم‌افزار را ارائه می‌دهند. این الگوها توسط برنامه‌نویسان با تجربه برای حل مسائل رایج در برنامه‌نویسی شیءگرا توسعه یافته‌اند.

الگو طراحی یا دیزاین پترن چیست؟

الگوی طراحی (Design Pattern) یک راه‌حل کلی برای یک مشکل رایج در توسعه نرم‌افزار است. این الگوها مانند دستورالعمل‌هایی هستند که به ما کمک می‌کنند کدهایی انعطاف‌پذیر، پایدار و قابل نگهداری بنویسیم. الگوهای طراحی معمولاً در قالب مستندات و مثال‌های عملی ارائه می‌شوند و از قبل در پروژه‌های مختلف آزمایش شده‌اند.

چرا از الگوهای طراحی استفاده کنیم؟

• افزایش خوانایی کد: استفاده از استانداردهای مشخص باعث می‌شود که توسعه‌دهندگان دیگر بتوانند راحت‌تر کد را درک کنند.
• کاهش پیچیدگی: الگوی طراحی نرم‌افزار به سازماندهی بهتر کد کمک کرده و مشکلات معمول را حل می‌کنند.
• توسعه آسان‌تر: استفاده از انواع دیزاین پترن، نگهداری و توسعه نرم‌افزار را ساده‌تر می‌کند.
• افزایش قابلیت استفاده مجدد: بسیاری از دیزاین پترن‌های معروف قابلیت استفاده مجدد دارند و می‌توان آن‌ها را در پروژه‌های مختلف پیاده‌سازی کرد.

انواع الگو طراحی

انواع Design Patterns معمولاً به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1.الگوهای طراحی رفتاری (Behavioral Design Patterns)

این انواع دیزاین پترن به تعامل بین اشیا و نحوه ارتباط آن‌ها با یکدیگر کمک می‌کنند. برخی از دیزاین پترن‌های معروف عبارتند از:

• Observer Pattern: مکانیزمی برای اطلاع‌رسانی تغییرات در یک شیء به اشیای دیگر فراهم می‌کند.
• Strategy Pattern: امکان انتخاب الگوریتم‌های مختلف در زمان اجرا را می‌دهد.
• Command Pattern: درخواست‌ها را در قالب اشیای مجزا ذخیره و پردازش می‌کند.
• Mediator Pattern: ارتباط بین اشیا را به یک کلاس واسطه (Mediator) واگذار می‌کند

الگوهای رفتاری به تعامل بین اشیا می‌پردازند و بر روی نحوه ارتباط این اشیا با یکدیگر تمرکز دارند. این الگوها می‌توانند پیچیدگی جریان را با کاهش اتصال بین اشیا در طبقات مختلف ساده‌تر کنند. از الگوهای رفتاری برای ایجاد الگوریتم‌هایی استفاده می‌شود که کلاس از پارامتر دیگری که در زمان اجرا قابل تنظیم استفاده می‌کند.

الگوهای رفتاری به تعیین الگوریتم‌ها و تقسیم وظایف بین اشیا می‌پردازند. این الگوها نه تنها الگوهای اشیا یا طبقات را، بلکه الگوهای ارتباط بین آنها را نیز توصیف می‌کنند. این الگوها جریان کنترل پیچیده را توصیف می‌کنند که انجام دادن آن در زمان اجرا دشوار است. آنها توجه شما را از جریان کنترل دور می‌کنند و به شما امکان می‌دهند تا فقط بر روی ارتباط اشیا تمرکز کنید. الگوهای کلاس رفتاری از ارث برای توزیع رفتار بین طبقات استفاده می‌کنند.

2.الگوهای خلاقیت (Creational Design Patterns)

این دسته از الگوهای طراحی برای ایجاد اشیا در برنامه بدون وابستگی مستقیم به کلاس‌های خاص استفاده می‌شوند. برخی از انواع پترن در این دسته عبارتند از:

• Singleton Pattern: تضمین می‌کند که یک کلاس فقط یک نمونه (Instance) داشته باشد و یک روش عمومی برای دسترسی به آن ارائه دهد.
• Factory Method Pattern: ایجاد اشیا را به کلاس‌های فرزند واگذار می‌کند.
• Builder Pattern: برای ایجاد اشیای پیچیده به صورت مرحله‌ای استفاده می‌شود.
• Prototype Pattern: امکان کپی کردن اشیا را فراهم می‌کند.

الگوهای خلاقیت برای ایجاد اشیا در یک سیستم مناسب به‌کار می‌روند و به‌عنوان راه‌حل برای مسائل مورد نیاز استفاده می‌شوند. این الگوها وقتی‌که نیاز به ایجاد نمونه‌های مختلف کلاس‌ها باشد، به‌خصوص زمانی که از پلی‌مورفیسم استفاده می‌شود، بسیار مفید هستند و نیازی به انتخاب بین کلاس‌های مختلف در زمان اجرا ندارید.

الگوهای خلاقیت از ایجاد اشیا در سیستم حمایت می‌کنند. این الگوها اجازه می‌دهند که اشیا بدون نیاز به تعیین نوع خاص کلاس در کد ایجاد شوند، بنابراین شما نیازی به نوشتن کد بزرگ و پیچیده برای ساخت شیء ندارید. این کار با داشتن زیرکلاسی از کلاس ایجاد شیء انجام می‌شود. با این حال، این ممکن است تعداد و نوع اشیای قابل ایجاد در سیستم را محدود کند.

3.الگوهای طراحی ساختاری (Structural Design Patterns)

این دسته از الگوهای طراحی نرم‌افزار برای سازمان‌دهی بهتر کلاس‌ها و اشیا در یک سیستم استفاده می‌شوند. مهم‌ترین الگوهای طراحی این گروه عبارتند از:

• Adapter Pattern: امکان تبدیل یک اینترفیس به اینترفیس دیگر را فراهم می‌کند.
• Decorator Pattern: ویژگی‌های جدید را به یک شیء اضافه می‌کند بدون اینکه تغییری در ساختار آن ایجاد شود.
• Facade Pattern: یک رابط ساده برای مجموعه‌ای از کلاس‌های پیچیده ارائه می‌دهد.
• Proxy Pattern: یک نماینده برای کنترل دسترسی به یک شیء فراهم می‌کند.

الگوهای ساختاری به تشکیل ساختارهای بزرگتر از بخش‌های مستقل توجه دارند. این الگوها بر اساس نوع ساختاری که برای ایجاد آن مورد استفاده قرار می‌گیرد، تشکیل می‌شوند.

الگوهای ساختاری به‌نحوه تشکیل کلاس‌ها و اشیا برای ساختارهای بزرگتر توجه دارند. الگوهای کلاس ساختاری از وراثت برای نوشتن رابط‌ها یا پیاده‌سازی‌ها استفاده می‌کنند. به‌عنوان مثال ساده، اینکه چگونه وراثت چندگانه، دو یا چند طبقه را در طبقه‌های مختلط ترکیب می‌کند، را درنظر بگیرید. نتیجه کلاسی است که ترکیبی از ویژگی‌های کلاس‌های والدین آن است. این الگو به‌ویژه برای ساخت کتابخانه‌های کلاس مستقل از هم توسعه‌یافته بسیار مفید است. مثال دیگر، الگوی آداپتور است.

به‌طورکلی، آداپتور باعث می‌شود که رابط با دیگر رابط‌ها مطابقت داشته باشد و انتزاع یکنواخت از رابط‌های مختلف را فراهم می‌کند. آداپتور این‌کار را با وراثت خصوصی از کلاس آداپتور انجام می‌دهد و سپس رابط خود را از نظر آداپتور بیان می‌کند.

دیزاین پترن‌های معروف و پرکاربرد

در بین انواع دیزاین پترن، برخی از آن‌ها بیشتر از سایرین استفاده می‌شوند. برای مثال:

1. Singleton در مدیریت منابع سیستمی مانند اتصال به پایگاه داده کاربرد زیادی دارد.
2. Factory Method در پیاده‌سازی سیستم‌های پلاگین‌پذیر محبوب است.
3. Observer در طراحی سیستم‌های رویدادمحور مانند GUI و رویدادهای مرورگر کاربرد دارد.
4. Strategy در سیستم‌های احراز هویت و الگوریتم‌های رمزگذاری پرکاربرد است.

انواع الگوهای طراحی در مهندسی نرم افزار

انواع الگوی طراحی نرم‌افزار به سه دسته‌ی Creational Design Patterns، Structural Design Patterns و Behavioral Design Patterns تقسیم می‌شوند.

1.الگوهای طراحی سازنده (Creational Design Patterns):

این الگوها برای حل مشکلات مربوط به ایجاد اشیا در نرم‌افزار استفاده می‌شوند. برخی از الگوهای معروف این دسته شامل Singleton، Factory Method، Prototype، Abstract Factory، Builder و Object Pool هستند.

2.الگوهای طراحی ساختاری (Structural Design Patterns):

این الگوها برای مدیریت ارتباط میان کلاس‌ها و شی‌ها با یکدیگر و حل مشکلات توسعه‌پذیری ساختار نرم‌افزار استفاده می‌شوند. برخی از این الگوها شامل Adapter، Decorator، Facade، Bridge، Composite، Flyweight و Proxy هستند.

3.الگوهای طراحی رفتاری (Behavioral Design Patterns):

این الگوها برای حل مسائل مربوط به تعامل و ارتباط اشیا استفاده می‌شوند. مثال‌هایی از این دسته شامل Chain of Responsibility، Strategy، Iterator، Command، Mediator، Memento، Observer، State، Template Method و Visitor هستند.

4.الگوهای برنامه ریزی

الگوهای برنامه‌ریزی (Design Patterns) الگوهایی است که برای حل مسائل مشترک در نرم‌افزارها استفاده می‌شوند. این الگوها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند: سازنده، ساختاری و رفتاری. هر دسته شامل الگوهای مختلفی است که برای حل مسائل خاص استفاده می‌شوند.

چگونه از الگوهای طراحی در پروژه‌های خود استفاده کنیم؟

برای استفاده مؤثر از الگوی طراحی نرم‌افزار، نکات زیر را در نظر بگیرید:

1. مسئله را به‌درستی شناسایی کنید. پیش از انتخاب یک الگوی طراحی، مطمئن شوید که واقعاً به آن نیاز دارید.
2. الگوی مناسب را انتخاب کنید. هر الگو برای حل یک نوع خاص از مشکل طراحی شده است.
3. از نمونه‌های پیاده‌سازی شده استفاده کنید. منابع متعددی برای آموزش دیزاین پترن و پیاده‌سازی عملی آن‌ها وجود دارد.
4. پیاده‌سازی را تست کنید. همیشه اطمینان حاصل کنید که استفاده از دیزاین پترن‌های معروف باعث بهبود عملکرد و ساختار کد شده است.

آموزش دیزاین پترن Design Pattern

آموزش الگوهای طراحی یا Design Patterns، روش‌ها و الگوهای معماری هستند که برای حل مسائل متداول در توسعه نرم‌افزار استفاده می‌شوند. برای یادگیری آن‌ها، می‌توانید از کتاب‌ها، آموزش‌های آنلاین، منابع وب و پروژه‌های عملی استفاده کنید. همچنین مطالعه کد‌هایی که در آنها از الگوهای طراحی استفاده شده است، نیز مفید است.

آکادمی چابک که در زمینه برگزاری دوره‌های مختلف برای نیروهای فنی در زمینه برنامه نویسی، کسب و کار و… فعالیت دارد، می‌تواند انتخابی مطمئن برای یادگیری دیزاین پترن و آموزش به زبان فارسی باشد. برای کسب اطلاعات بیشتر می‌توانید با مشاوران این آکادمی تماس حاصل فرمایید.

آموزش design pattern در python

آموزش الگوهای طراحی در پایتون می‌تواند به شما کمک کند تا برنامه‌هایی که می‌نویسید، قابلیت توسعه، نگهداری و مدیریت بهتری داشته باشند. در اینجا چند الگوی طراحی معمول و نحوه استفاده آنها در پایتون را مرور می‌کنیم:

1. Singleton:

الگوی Singleton متداول‌ترین الگوی طراحی است که در آن تنها یک نمونه از یک کلاس ساخته می‌شود و همیشه از آن نمونه استفاده می‌شود.

2. Factory Method:

Factory Method یک الگوی طراحی است که متدی را در یک کلاس تعریف می‌کند که مسئول ایجاد نمونه‌های زیرکلاس‌های آن کلاس است.

3. Decorator:

Decorator یک الگوی طراحی است که امکان اضافه کردن عملکرد به یک شیء را بدون تغییر کد آن فراهم می‌کند.

این نمونه‌ها تنها یک مقدمه برای الگوهای طراحی در پایتون هستند. برای یادگیری بیشتر، می‌توانید به کتابخانه‌های آموزشی مرجع یا منابع آنلاین معتبر مراجعه کنید که به‌طور کامل الگوهای طراحی را در پایتون شرح داده‌اند. همچنین می‌توانید در دوره‌های جامع آکادمی چابک شرکت کرده و در این زمینه به مهارت کامل برسید.

آموزش دیزاین پترن در جاوا

آموزش الگوهای طراحی در جاوا می‌تواند به شما کمک کند تا برنامه‌هایی که می‌نویسید، بهتر سازماندهی شده و قابلیت توسعه و نگهداری بهتری داشته باشند. در اینجا چند الگوی طراحی معمول و نحوه استفاده آنها در جاوا را مرور می‌کنیم:

1. Singleton:

الگوی Singleton یکی از متداول‌ترین الگوهای طراحی است که در آن یک کلاس فقط یک نمونه دارد و همه درخواست‌ها به آن نمونه ارجاع داده می‌شود.

2. Factory Method:

Factory Method الگویی است که یک متد در یک کلاس تعریف می‌کند که مسئول ایجاد نمونه‌های زیرکلاس‌های آن کلاس است.

3. Decorator:

الگوی Decorator امکان اضافه کردن ویژگی‌های جدید به یک شیء را بدون تغییر در کد اصلی فراهم می‌کند.

4. Observer:

الگوی Observer به شما امکان مشاهده و پیگیری تغییرات در یک شیء را فراهم می‌کند و از آن اطلاع می‌دهد.

5. Strategy:

الگوی Strategy به شما امکان انتخاب روش‌های مختلف برای انجام یک وظیفه را فراهم می‌کند و این انتخاب را در زمان اجرا امکان‌پذیر می‌سازد.

این نمونه‌ها تنها یک مقدمه برای الگوهای طراحی در جاوا هستند. برای یادگیری بیشتر و درک عمیق‌تر، می‌توانید از کتابخانه‌ها، منابع آموزشی معتبر و مطالعه کدهای نمونه استفاده کنید.

آموزش دیزاین پترن php

آموزش الگوهای طراحی در PHP می‌تواند به شما کمک کند تا برنامه‌های PHP خود را بهتر سازماندهی کنید و قابلیت توسعه و نگهداری بهتری داشته باشید. در اینجا چند الگوی طراحی معمول و نحوه استفاده آنها در PHP را مرور می‌کنیم:

1. Singleton:

الگوی Singleton یکی از متداول‌ترین الگوهای طراحی در برنامه‌نویسی است که تضمین می‌کند یک کلاس تنها یک نمونه از خود داشته باشد و تمام درخواست‌ها به آن نمونه ارجاع داده می‌شود.

2. Factory Method:

الگوی Factory Method یک الگوی طراحی است که یک متد در یک کلاس تعریف می‌کند که مسئولیت ایجاد نمونه‌های زیرکلاس‌های آن کلاس را برعهده دارد.

3. Decorator:

الگوی Decorator فرصتی فراهم می‌کند تا بدون ایجاد تغییر در کد اصلی، ویژگی‌های جدید به یک شیء اضافه شوند.

4. Observer:

الگوی Observer امکان مشاهده و پیگیری تغییرات در یک شیء را فراهم می‌کند و بدون نیاز به تغییر در کد اصلی یا ارتباط مستقیم با آن شیء آنرا اطلاع می‌دهد.

5. Strategy:

الگوی Strategy امکان انتخاب روش‌های مختلف برای انجام یک وظیفه را فراهم می‌کند و این انتخاب را در زمان اجرا امکان‌پذیر می‌سازد.

این نمونه‌ها تنها یک مقدمه برای الگوهای طراحی در PHP هستند. برای یادگیری بیشتر و درک عمیق‌تر، می‌توانید از منابع آموزشی معتبر و مطالعه کدهای نمونه استفاده کنید. با شرکت در دوره‌های پیشرفته آکادمی چابک نیز می‌توانید در این زمینه به مهارت عالی برسید.​

منابع

sourcemaking.com