معرفی الگوهای طراحی (Design Patterns) در برنامه‌نویسی و کاربرد آن‌ها

مقدمه‌ای بر الگوهای طراحی

در دنیای توسعه نرم‌افزار، توسعه‌دهندگان معمولاً با مسائل مشابه و تکرارشونده‌ای مواجه می‌شوند. الگوهای طراحی (Design Patterns) به عنوان راه‌حل‌هایی از پیش تعریف‌شده برای این مسائل، به نوشتن کدی پایدار، منعطف و قابل نگهداری کمک می‌کنند.

الگوهای طراحی چیستند؟

الگوی طراحی مجموعه‌ای از راه‌حل‌های قابل استفاده مجدد برای مشکلات رایج در طراحی نرم‌افزار است. آن‌ها یک راه‌حل دقیق نیستند بلکه ساختاری برای حل صحیح مسائل هستند.

دسته‌بندی الگوهای طراحی

سه دسته اصلی برای الگوهای طراحی وجود دارد:

۱. الگوهای طراحی سازنده (Creational)

این الگوها مسئول ایجاد اشیاء هستند، به طریقی که ساخت اشیاء از پیاده‌سازی آن جدا شود.

• Singleton
• Factory Method
• Abstract Factory
• Builder
• Prototype

۲. الگوهای ساختاری (Structural)

کارکرد این الگوها در ترکیب اشیاء و کلاس‌ها به شکلی مؤثر است.

• Adapter
• Bridge
• Composite
• Decorator
• Facade
• Flyweight
• Proxy

۳. الگوهای رفتاری (Behavioral)

این دسته از الگوها با چگونگی تعامل و مسؤولیت بین اشیاء سروکار دارند.

• Observer
• Strategy
• Command
• Chain of Responsibility
• State
• Template Method
• Mediator

نمونه‌هایی از الگوهای پرکاربرد

الگوی Singleton

این الگو اطمینان حاصل می‌کند که فقط یک شیء از یک کلاس وجود داشته باشد.

public class Singleton
{
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}

    public static Singleton Instance
    {
        get
        {
            if (instance == null)
                instance = new Singleton();
            return instance;
        }
    }
}

الگوی Factory Method

از این الگو برای ایجاد اشیاء با توجه به نیاز استفاده می‌شود، بدون آن‌که کلاس دقیق مورد نیاز را مشخص کنیم.

abstract class Animal
{
    public abstract void Speak();
}

class Dog : Animal
{
    public override void Speak() => Console.WriteLine("Woof!");
}

class Cat : Animal
{
    public override void Speak() => Console.WriteLine("Meow!");
}

class AnimalFactory
{
    public static Animal GetAnimal(string type)
    {
        if(type == "dog") return new Dog();
        if(type == "cat") return new Cat();
        throw new Exception("Unknown animal type");
    }
}

الگوی Observer (ناظر)

برای اطلاع‌رسانی به اشیاء دیگر زمان وقوع یک رویداد استفاده می‌شود.

interface IObserver { void Update(string message); }
class Subscriber : IObserver
{
    private string name;
    public Subscriber(string name) => this.name = name;
    public void Update(string message) => Console.WriteLine($"{name} received: {message}");
}

class Publisher
{
    private List observers = new();

    public void Subscribe(IObserver observer) => observers.Add(observer);
    public void Notify(string message)
    {
        foreach(var observer in observers)
            observer.Update(message);
    }
}

مزایای استفاده از الگوهای طراحی

• افزایش قابلیت استفاده مجدد از کد
• افزایش انعطاف‌پذیری در ساخت سیستم‌ها
• افزایش فهم‌پذیری کد برای دیگر توسعه‌دهندگان
• پیشگیری از ایجاد کدهای پیچیده و درهم‌ریخته

جمع‌بندی

الگوهای طراحی ابزاری ضروری در جعبه‌ابزار هر توسعه‌دهنده هستند. استفاده صحیح از آن‌ها می‌تواند کیفیت پروژه‌ها را به طور چشم‌گیری افزایش دهد. پیشنهاد می‌کنیم برای یادگیری بیشتر به دوره آموزش الگوهای طراحی در Devtube.ir مراجعه کنید.