دیزاین پترن چیست؛ بررسی انواع دیزاین پترن های معروف

دیزاین پترن (Design Pattern) به عنوان یکی از مفاهیم کلیدی در طراحی نرم‌افزار شناخته می‌شود و به معنای ارائه راه‌حل‌های عمومی برای مشکلات متداول در طراحی نرم‌افزار است. این الگوها به توسعه‌دهندگان کمک می‌کنند تا کدهای خود را خواناتر، بهینه‌تر و قابل‌تعمیرتر بنویسند. دیزاین پترن‌ها به ویژه در برنامه‌نویسی شی‌گرا اهمیت زیادی دارند و باعث می‌شوند توسعه‌دهندگان با استفاده از الگوهای استاندارد و از پیش تعریف شده، کدهای خود را ساده‌تر مدیریت کنند. در این مقاله به معرفی دیزاین پترن و بررسی انواع معروف آن خواهیم پرداخت.

دیزاین پترن یا الگوی طراحی

دیزاین پترن‌ها الگوهای تکراری هستند که در طول زمان و با تجربه‌های متعدد از توسعه نرم‌افزار شکل گرفته‌اند. هدف اصلی این الگوها کمک به حل مسائل مشترکی است که در پروژه‌های مختلف رخ می‌دهد. این الگوها به صورت مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها و روش‌های اثبات‌شده تعریف می‌شوند که می‌توانند در موقعیت‌های مشابه به کار گرفته شوند.

یک دیزاین پترن می‌تواند به عنوان یک «نقشه راه» در طراحی نرم‌افزار عمل کند. به جای اینکه هر بار از نو فکر کنیم، از دیزاین پترن‌ها به عنوان راهنمایی استفاده می‌کنیم تا مسئله‌ای که بارها با آن مواجه شده‌ایم را به شکل بهینه‌تری حل کنیم.

ویژگی‌های دیزاین پترن

۴ ویژگی مهم دیزاین پترن شامل موارد زیر می‌شود:

1. قابلیت استفاده مجدد: یکی از مزایای بزرگ دیزاین پترن‌ها این است که می‌توان آن‌ها را در موقعیت‌های مختلف و پروژه‌های مختلف به کار برد.
2. افزایش خوانایی و سازماندهی کد: دیزاین پترن‌ها به ما کمک می‌کنند تا کدهای خود را به شکلی سازماندهی کنیم که فهمیدن و نگهداری آن‌ها برای دیگران نیز آسان‌تر باشد.
3. کاهش پیچیدگی: دیزاین پترن‌ها به ما اجازه می‌دهند تا پیچیدگی‌های نرم‌افزاری را به قسمت‌های کوچکتر و قابل مدیریت تقسیم کنیم.
4. انعطاف‌پذیری بیشتر: استفاده از الگوهای طراحی به ما کمک می‌کند تا کدهای انعطاف‌پذیرتری بنویسیم که در آینده قابلیت تغییر و توسعه آسان‌تری داشته باشند.

دسته‌بندی دیزاین پترن‌ها

دیزاین پترن‌ها به سه دسته اصلی تقسیم می‌شوند:

1.الگوهای تولیدی (Creational Patterns)

 این الگوها با ایجاد اشیاء سروکار دارند و بر نحوه ایجاد و مدیریت اشیاء تمرکز دارند. هدف اصلی این الگوها، جلوگیری از پیچیدگی‌های مربوط به ایجاد اشیاء است.

2.الگوهای ساختاری (Structural Patterns)

این الگوها بر ساختار و ترکیب اشیاء تمرکز دارند و به ما کمک می‌کنند تا روابط بین اجزاء نرم‌افزار را به شکلی ساده و منظم مدیریت کنیم.

3. الگوهای رفتاری (Behavioral Patterns)

 این الگوها بر تعامل و ارتباط بین اشیاء تمرکز دارند و به نحوه رفتار و همکاری اجزاء نرم‌افزار با یکدیگر پرداخته‌اند.

الگوهای تولیدی (Creational Patterns)

الگوهای تولیدی، همانطور که از نامشان پیداست، بر روی ایجاد اشیاء تمرکز دارند. این الگوها سعی دارند که فرآیند ساخت اشیاء را ساده‌تر و بهینه‌تر کنند. در ادامه به برخی از معروف‌ترین الگوهای تولیدی اشاره می‌کنیم:

 الگوی Singleton

الگوی Singleton تضمین می‌کند که از یک کلاس تنها یک شیء وجود داشته باشد و راه دسترسی سراسری به آن شیء را فراهم می‌کند. این الگو معمولاً در شرایطی به کار می‌رود که باید یک منبع محدود (مثل اتصال به دیتابیس) تنها یک‌بار ایجاد شود.

الگوی Factory Method

الگوی Factory Method به ما اجازه می‌دهد که ایجاد اشیاء را به زیرکلاس‌ها واگذار کنیم. به جای اینکه مستقیماً از کلاس‌های خاص استفاده کنیم، از یک رابط مشترک برای ایجاد اشیاء مختلف استفاده می‌کنیم. این الگو به ما انعطاف بیشتری در ایجاد اشیاء می‌دهد.

الگوی Builder

الگوی Builder زمانی مفید است که بخواهیم اشیاء پیچیده‌ای را به صورت مرحله‌ای بسازیم. این الگو به ما اجازه می‌دهد تا فرآیند ساخت اشیاء را به بخش‌های کوچکتر تقسیم کرده و به تدریج آن‌ها را بسازیم.

الگوهای ساختاری (Structural Patterns)

الگوهای ساختاری بر چگونگی ارتباط اشیاء و اجزاء نرم‌افزار تمرکز دارند. این الگوها به ما کمک می‌کنند که ساختارهای پیچیده را ساده‌تر و قابل مدیریت‌تر کنیم.

الگوی Adapter

الگوی Adapter یا تطبیق‌دهنده به ما امکان می‌دهد که دو کلاس ناسازگار را به یکدیگر متصل کنیم. این الگو به عنوان واسطه عمل می‌کند و این دو کلاس را با هم سازگار می‌کند.

الگوی Composite

الگوی Composite به ما اجازه می‌دهد که اشیاء را به صورت ساختاری درختی سازماندهی کنیم. این الگو به خصوص در مواردی که بخواهیم با مجموعه‌ای از اشیاء به صورت یک واحد رفتار کنیم، مفید است.

الگوی Decorator

الگوی Decorator به ما امکان می‌دهد که قابلیت‌های جدید را به اشیاء موجود اضافه کنیم، بدون اینکه نیاز به تغییر کلاس اصلی داشته باشیم. این الگو به جای اینکه با وراثت قابلیت‌های جدید اضافه کند، از ترکیب اشیاء استفاده می‌کند.

الگوهای رفتاری (Behavioral Patterns)

الگوهای رفتاری به تعامل و ارتباط بین اشیاء تمرکز دارند و به ما کمک می‌کنند تا رفتار و همکاری اجزاء نرم‌افزار را به شکلی کارآمدتر مدیریت کنیم.

الگوی Observer

الگوی Observer به ما اجازه می‌دهد که یک شیء را به‌گونه‌ای تنظیم کنیم که به تغییرات سایر اشیاء واکنش نشان دهد. این الگو معمولاً در مواردی که نیاز به اطلاع‌رسانی خودکار بین اجزاء نرم‌افزار داریم، استفاده می‌شود.

الگوی Strategy

الگوی Strategy به ما امکان می‌دهد که الگوریتم‌های مختلفی را بدون تغییر کد اصلی پیاده‌سازی کنیم. این الگو به ما انعطاف بیشتری در تغییر رفتار نرم‌افزار می‌دهد و به ما اجازه می‌دهد که استراتژی‌های مختلف را به سادگی جابجا کنیم.

الگوی Command

الگوی Command به ما اجازه می‌دهد که درخواست‌ها یا اعمال را به صورت شیء درآوریم. این الگو به ما امکان می‌دهد که اعمال مختلف را به صورت پارامتر به اشیاء دیگر ارسال کنیم و یا آن‌ها را برای اجرای بعدی ذخیره کنیم.

نتیجه‌گیری

دیزاین پترن‌ها ابزارهایی بسیار مفید برای حل مشکلات متداول در طراحی نرم‌افزار هستند. با استفاده از این الگوها، می‌توان به بهینه‌سازی کد، افزایش خوانایی و کاهش پیچیدگی‌های سیستم دست یافت. هر دیزاین پترن برای حل مشکلی خاص طراحی شده و به برنامه‌نویسان کمک می‌کند تا با استفاده از راه‌حل‌های اثبات شده و استاندارد، کدهای خود را سازماندهی و بهبود بخشند. در نهایت، آشنایی با دیزاین پترن‌های مختلف و نحوه استفاده از آن‌ها یکی از مهارت‌های ضروری برای هر برنامه‌نویس حرفه‌ای است.

آموزشگاه پل استار دوره‌های برنامه‌نویسی ویژه کودکان و نوجوانان را برای رده سنی ۷ تا ۱۹ سال ارائه می‌دهد. این دوره‌ها به صورت آنلاین برای دانش‌آموزان از سراسر کشور و همچنین به صورت حضوری در شهر رشت برگزار می‌شوند. برنامه‌های آموزشی این آموزشگاه به گونه‌ای طراحی شده‌اند که با روش‌های خلاقانه و سرگرم‌کننده، مفاهیم برنامه‌نویسی را به زبان ساده به کودکان و نوجوانان آموزش دهند.