Design Patterns(GoF - Gang of Four)

Что это

Паттерны проектирования — шаблоны проектирования программного обеспечения.

Creational(Порождающие) - Отвечают за удобное и безопасное создание новых объектов или семейств объектов.

1. Factory Method(Фабричный метод) - определяет общий интерфейс для создания объектов в суперклассе, позволяя подклассам изменять тип создаваемых объектов.

class A {
    public void doSomething() {
        Foo f = makeFoo();
        f.whatever();
    }

    protected Foo makeFoo() {
        return new RegularFoo();
    }
}

class B extends A {
    protected Foo makeFoo() {
        //subclass is overriding the factory method
        //to return something different
        return new SpecialFoo();
    }
}
        

2. Abstract Factory(Абстрактная фабрика) - позволяет создавать семейства связанных объектов, не привязываясь к конкретным классам создаваемых объектов.

class A {
    private Factory factory;

    public A(Factory factory) {
        this.factory = factory;
    }

    public void doSomething() {
        //The concrete class of "f" depends on the concrete class
        //of the factory passed into the constructor. If you provide a
        //different factory, you get a different Foo object.
        Foo f = factory.makeFoo();
        f.whatever();
    }
}

interface Factory {
    Foo makeFoo();
    Bar makeBar();
    Aycufcn makeAmbiguousYetCommonlyUsedFakeClassName();
}

//need to make concrete factories that implement the "Factory" interface here
        

3. Builder(Строитель) - позволяет создавать сложные объекты пошагово. Убирает необходимость создавать множество конструкторов.
4. Prototype(Прототип) - позволяет копировать объекты, не вдаваясь в подробности их реализации.
5. Singleton(Одиночка) - гарантирует, что у класса есть только один экземпляр, и предоставляет к нему глобальную точку доступа. Есть 2 варианта создания 1 - Lazy(создание при обращении), 2 - Eager(жадный, создание при старте приложения).

Пример:

class Singleton {
    private static Singleton instance;
    private Singleton() {}
    public static Singleton getInstance() {
        if (instance == null) {
            instance = new Singleton();
        }
        return instance;
    }
        

Structural(Структурные) - Отвечают за построение удобных в поддержке иерархий классов.

1. Adapter(Адаптер) - позволяет объектам с несовместимыми интерфейсами работать вместе.
2. Bridge(Мост) - разделяет один или несколько классов на две отдельные иерархии — абстракцию и реализацию, позволяя изменять их независимо друг от друга.
3. Composite(Компоновщик) - позволяет сгруппировать множество объектов в древовидную структуру, а затем работать с ней так, как будто это единичный объект.
4. Flyweight(Легковес) - позволяет вместить большее количество объектов в отведённую оперативную память. Легковес экономит память, разделяя общее состояние объектов между собой, вместо хранения одинаковых данных в каждом объекте.
5. Facade(Фасад) - предоставляет простой интерфейс к сложной системе классов, библиотеке или фреймворку.
6. Decorator(Wrapper)(Декоратор) - позволяет динамически добавлять объектам новую функциональность, оборачивая их в полезные «обёртки». Гибкая альтернатива практике создания подклассов с целью расширения функциональности. Примеры:InputStream, FileInputStream, BufferedReader и тд.
7. Proxy(Заместитель) - позволяет подставлять вместо реальных объектов специальные объекты-заменители. Эти объекты перехватывают вызовы к оригинальному объекту, позволяя сделать что-то до или после передачи вызова оригиналу.

Сравнение Adapter, Decorator и Proxy?

Заместитель(proxy) оборачивает некоторый класс и предоставляет такой же интерфейс. Цель -- "притвориться" оригинальным классом и скрыть от клиента детали.

Декоратор также оборачивает некоторый класс и предоставляет такой же или расширенный интерфейс. Т.е. декоратор может притворяться оригинальным классом и при этом расширять его функциональность. Пример: у вас есть заместитель, который прячет вызовы к стороннему сервису. Можно создать декоратор, который будет оборачивать и кэшировать результаты вызовов. Другой пример: нужно расширить функциональность оригинального класса, но он закрыт для наследования. Создается декоратор, который расширяет интерфейс оригинального класса.

Адаптер также оборачивает некоторый класс, но при этом предоставляет другой интерфейс. Т.е. используется в случаях, когда есть класс с нужными данными и поведением, но с неподходящим интерфейсом.

Behavioral(Поведенческие) - Решают задачи эффективного и безопасного взаимодействия между объектами программы.

1. Chain of Responsibility(Цепочка обязанностей) - позволяет передавать запросы последовательно по цепочке обработчиков. Каждый последующий обработчик решает, может ли он обработать запрос сам и стоит ли передавать запрос дальше по цепи.
2. Command(Команда) - превращает запросы в объекты, позволяя передавать их как аргументы при вызове методов, ставить запросы в очередь, логировать их, а также поддерживать отмену операций.
3. Iterator(Итератор) - даёт возможность последовательно обходить элементы составных объектов, не раскрывая их внутреннего представления.
4. Mediator(Посредник) - позволяет уменьшить связанность множества классов между собой, благодаря перемещению этих связей в один класс-посредник.
5. Memento(Снимок) - позволяет сохранять и восстанавливать прошлые состояния объектов, не раскрывая подробностей их реализации.
6. Observer(Наблюдатель) - создаёт механизм подписки, позволяющий одним объектам следить и реагировать на события, происходящие в других объектах.
7. State(Состояние) - позволяет объектам менять поведение в зависимости от своего состояния. Извне создаётся впечатление, что изменился класс объекта.
8. Strategy(Стратегия) - определяет семейство схожих алгоритмов и помещает каждый из них в собственный класс, после чего алгоритмы можно взаимозаменять прямо во время исполнения программы.
9. Template Method(Шаблонный метод) - скелет алгоритма, перекладывая ответственность за некоторые его шаги на подклассы. Паттерн позволяет подклассам переопределять шаги алгоритма, не меняя его общей структуры.
10. Visitor(Посетитель) - позволяет добавлять в программу новые операции, не изменяя классы объектов, над которыми эти операции могут выполняться.