الگوهای طراحی در برنامه نویسی چیست؟ معرفی و کاربردها

الگوهای طراحی چیستند؟

الگوهای طراحی یا Design Patterns مجموعه‌ای از راه‌حل‌های تکراری و قابل استفاده مجدد برای مشکلات رایج در طراحی نرم‌افزار هستند. این الگوها اولین بار توسط چهار متخصص نرم‌افزار به نام اعضای Gang of Four معرفی شدند و به سه دسته کلی تقسیم شده‌اند: خلاقانه (Creational)، ساختاری (Structural) و رفتاری (Behavioral).

چرا باید از الگوهای طراحی استفاده کنیم؟

استفاده از الگوهای طراحی مزایای متعددی دارد:

• افزایش خوانایی و ساختاری بودن کد
• استفاده از تجربه متخصصان برای حل مسائل شناخته‌شده
• تسهیل نگهداری، تست و توسعه نرم‌افزار
• ارتقاء قابلیت استفاده مجدد از ماژول‌ها و کلاس‌ها

انواع الگوهای طراحی

1. الگوهای خلاقانه (Creational)

این الگوها با تمرکز بر نحوه ایجاد اشیاء طراحی شده‌اند. برخی مثال‌ها:

• Singleton: اطمینان از ایجاد تنها یک نمونه از یک کلاس.
• Factory Method: ارائه یک رابط کلی برای ایجاد اشیاء، بدون مشخص کردن کلاس دقیق.
• Builder: ساخت اشیاء پیچیده با استفاده از مراحل مختلف.

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

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

2. الگوهای ساختاری (Structural)

این الگوها ساختار ارتباط بین قسمت‌های مختلف سیستم را بهبود می‌بخشند. مثال‌ها:

• Adapter: تبدیل رابط یک کلاس به رابطی دیگر که انتظار می‌رود.
• Decorator: اضافه کردن رفتار پویا به اشیاء در زمان اجرا.
• Facade: ایجاد یک رابط ساده برای دسترسی به بخش‌های پیچیده سیستم.

public class LegacyPrinter {
    public void PrintLegacy(string text) {
        Console.WriteLine(text);
    }
}

public interface IPrinter {
    void Print(string text);
}

public class AdapterPrinter : IPrinter {
    private LegacyPrinter _legacyPrinter = new LegacyPrinter();
    public void Print(string text) {
        _legacyPrinter.PrintLegacy(text);
    }
}

3. الگوهای رفتاری (Behavioral)

این الگوها با تمرکز روی ارتباط بین اشیاء و چگونگی تعامل آن‌ها طراحی شده‌اند. مثال‌ها:

• Observer: اطلاع رسانی به تمام ناظران هنگام تغییر وضعیت یک شیء.
• Strategy: امکان تغییر الگوریتم در زمان اجرا.
• Command: جدا کردن درخواست از شئ‌ای که آن را مدیریت می‌کند.

public interface ILoggerStrategy {
    void Log(string message);
}

public class FileLogger : ILoggerStrategy {
    public void Log(string message) {
        System.IO.File.WriteAllText("log.txt", message);
    }
}

public class ConsoleLogger : ILoggerStrategy {
    public void Log(string message) {
        Console.WriteLine(message);
    }
}

public class LoggerContext {
    private ILoggerStrategy _logger;
    public LoggerContext(ILoggerStrategy logger) {
        _logger = logger;
    }
    public void Log(string message) {
        _logger.Log(message);
    }
}

مثالی از استفاده واقعی در پروژه‌ها

فرض کنید در حال توسعه یک سیستم پرداخت هستید که بسته به روش انتخابی کاربر (کارت، درگاه، کیف پول) باید متفاوت عمل کند. در اینجا الگوی Strategy می‌تواند به راحتی پیاده‌سازی شود و قابلیت افزودن روش‌های جدید پرداخت در آینده بدون تغییر در کلاس‌های موجود فراهم شود.

الگوهای طراحی در چارچوب‌های معروف

• در ASP.NET Core: الگوی Singleton برای Dependency Injection
• در React: استفاده از الگوی Observer مانند context و state
• در Angular: استفاده از Facade برای ساده‌سازی ارتباط با سرویس‌ها

نتیجه‌گیری

الگوهای طراحی نه تنها ساختار بهتر و کد تمیزتری برای پروژه‌ها فراهم می‌آورند بلکه با افزایش قابلیت نگهداری و توسعه، مسیر تیم‌ها را هموارتر می‌کنند. برای تسلط بیشتر بر این مبحث، پیشنهاد می‌شود دوره‌های پیشرفته طراحی نرم‌افزار مانند دوره‌های Devtube.ir را بررسی کنید.

مشاهده دوره آموزش الگوهای طراحی نرم‌افزار