В процессах объектно-ориентированной разработки программного обеспечения, когда возникают проблемы, они решаются с помощью общего набора решений, называемых шаблонами проектирования. Опытные разработчики годами методом проб и ошибок пришли к выводу, что этот набор решений эффективен для решения определенных проблем разработки программного обеспечения.

И самое лучшее в шаблонах проектирования то, что они не являются готовыми решениями. Это решения шаблонного типа. Поэтому их легко настроить в соответствии с проблемами, с которыми вы сталкиваетесь в процессе разработки.

Любая проблема проектирования решается легко, поскольку каждый шаблон проектирования здесь действует как независимое решение. Вы также можете встроить эти шаблоны в любой программный модуль на любом этапе процесса разработки. Шаблоны проектирования не зависят от языка, что позволяет писать гибкий, многоразовый и легко поддерживаемый код.

Здесь мы обсудим, почему и как используются шаблоны проектирования Java, а также рассмотрим их категории, а также некоторые примеры из реальной жизни.

Зачем нам нужны шаблоны проектирования в Java?

Шаблоны проектирования — очень распространенный термин среди опытных и опытных разработчиков программного обеспечения, поскольку они регулярно используют эти шаблоны для разработки решений своих проблем, связанных с дизайном.

Но причина, по которой мы собираемся говорить конкретно о шаблонах проектирования Java, заключается в том, что этот язык программирования внутренне следует шаблонам проектирования. Если вы внимательно посмотрите в Java Swing, то сможете найти в нем шаблоны наблюдателей. Между тем шаблоны адаптеров используются считывателями входных и выходных потоков.

Короче говоря, чтобы стать опытным в использовании Java, вы должны хорошо разбираться в концепции шаблонов проектирования. Для повторяющихся проблем проектирования шаблоны проектирования служат систематическим решением. Преимущества шаблонов проектирования Java упомянуты ниже.

  • Шаблоны проектирования являются общими решениями, поэтому общение, связанное с их использованием или реализацией, довольно удобно.
  • Вы можете повторно использовать эти шаблонные решения.
  • Использование шаблонов проектирования обеспечивает прозрачность дизайна приложения.
  • Эти решения широко используются разработчиками программного обеспечения в течение многих лет, поэтому они являются проверенными и хорошо отработанными решениями.

Когда использовать шаблоны проектирования Java?

Разработчики используют шаблоны проектирования и хорошо упакованную информацию для создания четко определенных решений. Если в прошлом решалась проблема аналогичного типа, то между этим существующим решением и текущими требованиями устанавливается связь. Таким образом, было бы очень мудрым решением использовать шаблоны проектирования на этапе проектирования и анализа SDLC.

Категоризация шаблонов проектирования Java

Существует множество типов шаблонов проектирования Java. Но мы можем разделить их на две основные части:

  1. Базовые шаблоны проектирования Java
  • Шаблоны творческого проектирования
  • Структурные шаблоны проектирования
  • Поведенческие шаблоны проектирования

2. Шаблоны проектирования J-EE

  • Шаблон MVC
  • Внедрение зависимости

Теперь давайте углубимся в категории этих шаблонов проектирования.

Шаблоны творческого проектирования

Разработчики будут использовать шаблоны проектирования Creational, когда возникнет необходимость создания объектов или процесса инициации класса. Этот шаблон можно дополнительно классифицировать на следующие:

  • Фабричный шаблон — он определяет абстрактный класс или интерфейс, но только подклассы могут решить, какой класс может его представлять.
  • Шаблон абстрактной фабрики. Этот шаблон определяет только интерфейс или абстрактный класс. О подклассах ничего не говорится. Это один уровень выше шаблона фабрики, поскольку он позволяет классу возвращать фабрику классов.
  • Шаблон Singleton — для определения класса используется один экземпляр, и этот экземпляр доступен всем классам по всему миру. Например, когда вам нужно создавать переменные и методы, вы используете статическое ключевое слово, которое легко доступно всем классам.
  • Шаблон прототипа — когда создание новых объектов становится довольно дорогостоящим, он позволяет вам клонировать объекты, чтобы позже можно было настроить эти клоны в соответствии с вашими требованиями.
  • Шаблон Builder — помогает создавать сложные объекты. Определение конструкции объекта остается за вами.
  • Шаблон пула объектов. Это один из видов контейнера, состоящий из различных объектов. Как только объект будет удален из этого пула, его нельзя будет использовать, пока он не будет возвращен обратно. Дорогие предметы здесь можно использовать повторно.

Структурные шаблоны проектирования

Отношения между объектами и классами регулируются шаблонами структурного проектирования. Это достигается за счет упрощения их сложных структур. Этот узор делится на:

  • Шаблон фасада — действует как зонтик, объединяющий все сложные интерфейсы с помощью интерфейса высокого уровня.
  • Шаблон моста. И реализация, и функциональная абстракция изменяются независимо, поскольку они отделены друг от друга.
  • Составной шаблон — используется для создания иерархии классов, состоящих из примитивных и сложных объектов. И вы можете добавить в эту структуру столько функций, сколько захотите, поскольку она гибкая.
  • Шаблон декоратора. Чтобы добавить или расширить функциональные возможности, вместо наследования этот шаблон использует композицию во время выполнения.
  • Шаблон адаптера. Когда вам нужно создать новый интерфейс на основе требований клиентов, вы можете просто использовать этот шаблон, чтобы просто преобразовать или сформировать интерфейс существующего класса для создания нового.
  • Шаблон «Легкий вес» — нет необходимости создавать новый объект, если он позволяет использовать существующие, и если подходящие объекты не найдены, вам остается только создать новый.
  • Шаблон прокси — позволяет создать другой объект, который может [выполнять аналогичные функции. Этот подход пригодится, когда вам необходимо сохранить конфиденциальность информации об исходном проекте.

Поведенческие шаблоны проектирования

Взаимодействия между объектами обрабатываются шаблонами поведенческого проектирования, хотя они слабо связаны. Их основная цель — позволить объектам легко взаимодействовать. Классификация этого рисунка следующая:

  • Шаблон «Цепочка ответственности» — он отправляет каждый запрос цепочке объектов, так что в любом случае, если один объект не сработает, запрос будет автоматически отправлен следующему объекту.
  • Шаблон стратегии. Он используется для легкого расширения нового поведения, поскольку может содержать в себе функциональность каждого класса.
  • Шаблон интерпретатора — используется для анализа выражений, которые определяются набором правил, называемых грамматикой.
  • Шаблон посредника. Все сложные взаимодействия между классами обрабатываются классом-посредником, созданным с помощью этого шаблона.
  • Шаблон сувенира. Если вы хотите внести какие-либо изменения, этот шаблон попросит вас сначала сохранить текущую версию. Состояние, в которое можно вернуться в случае сбоя.
  • Шаблон команды. Существует два объекта: один вызывает операцию, а другой ее выполняет. Этот шаблон используется для разделения этих двух объектов.
  • Шаблон состояния. Этот шаблон подчеркивает создание объектов для каждого состояния.
  • Шаблон наблюдателя. Любая зависимость между объектами определяется этим шаблоном. Так что в случае изменения они легко обновятся.
  • Шаблон шаблона. Для общих функций создаются отдельные классы, чтобы избежать любого дублирования.

Шаблоны проектирования J-EE

Этот шаблон предлагает решения для платформ корпоративных выпусков, таких как Spring и других. Их можно дополнительно классифицировать на -

  • Шаблон внедрения зависимостей — сделайте ваши приложения легко поддерживаемыми, расширяемыми и слабосвязанными, удалив жестко закодированные зависимости с помощью этого шаблона. Перенос зависимости из времени компиляции во время выполнения в Java также достигается с помощью этого решения. Фреймворк Spring создан на основе принципа внедрения зависимостей.
  • Шаблон MVC. Это один из старейших архитектурных шаблонов, которые разработчики используют для создания веб-приложений.

Как создавать шаблоны проектирования Java?

Язык программирования Java предлагает большой набор функций, которые вы можете реализовать для создания шаблонов проектирования. Вы можете использовать классы, абстрактные методы и интерфейсы, чтобы структурировать их в соответствии с вашими требованиями. Java также предлагает функциональный интерфейс, который позволяет вам определять и объявлять ваши классы.

Реальные примеры использования шаблонов проектирования

Давайте возьмем реализацию сетевого интерфейса для нашего варианта использования. Он использует фабричный шаблон проектирования. Для реализации вам необходимо создать абстрактный класс, а именно сотовую сеть. Теперь эта сеть должна предоставлять разные планы с оплатой за минуту, и вам понадобится абстрактный метод для каждого плана.

Чтобы описать эти планы, вам придется построить различные подклассы. Теперь, в зависимости от требований, ваш сетевой план может легко определить абстрактный метод класса вашей сотовой сети.

Теперь предположим, что многие пользователи зарегистрировались на веб-сайте, который показывает счет футбольного матча в режиме реального времени. Теперь многие из этих пользователей хотели бы знать, когда Роналду забьет свой следующий гол.

Эти пользователи должны зарегистрироваться на мероприятие, где они будут уведомлены, как только Роналду забьет гол. В этом примере мы можем увидеть работу шаблона наблюдателя. Пользователи — наши наблюдатели за событием.

Краткое содержание

В этой статье мы рассмотрели важность шаблонов проектирования Java и рассказали, когда их следует использовать. Затем мы кратко обсудили все типы шаблонов проектирования Java. Мы также говорили о том, как мы можем создавать эти шаблоны проектирования и каковы варианты их использования в реальной жизни. Я надеюсь, что эта статья была для вас полезна. Спасибо за прочтение!