Softwaredesignmønstre er kommunikerende objekter og klasser, der er tilpasset til at løse et generelt designproblem i en bestemt kontekst. Softwaredesignmønstre er generelle, genanvendelige løsninger på almindelige problemer, der opstår under design og udvikling af software. De repræsenterer bedste praksis til løsning af visse typer problemer og giver udviklere mulighed for at kommunikere om effektive designløsninger.

Forståelse og anvendelse af disse mønstre kan forbedre dine softwareudviklingsfærdigheder betydeligt. For dem, der ønsker at uddybe deres viden og anvendelse af softwaredesignmønstre, er vores omfattende kursus i systemdesign tilbyder en struktureret tilgang til at mestre disse væsentlige begreber. Ved at lære af eksempler fra den virkelige verden og ekspertindsigt kan du udvikle ekspertisen til effektivt at implementere disse mønstre i dine projekter.

Indholdsfortegnelse

• Typer af softwaredesignmønstre
• Kreative designmønstre
• Strukturelle designmønstre
• Adfærdsdesignmønstre
• Designmønstre på forskellige sprog
• Interviewspørgsmål om softwaredesignmønstre
• Ofte stillede spørgsmål om softwaredesignmønstre

Typer af softwaredesignmønstre

Der er tre typer designmønstre:

• Kreativt designmønster
• Strukturelt designmønster
• Adfærdsdesignmønster

Kreative designmønstre

Creational Design Pattern abstraherer instansieringsprocessen. De hjælper med at gøre et system uafhængigt af, hvordan dets objekter er skabt, sammensat og repræsenteret.

Typer af kreative designmønstre:

1. Fabriksmetode designmønster

Factory Method-mønsteret bruges til at skabe objekter uden at specificere den nøjagtige klasse af objekter, der vil blive oprettet. Dette mønster er nyttigt, når du skal afkoble oprettelsen af ​​et objekt fra dets implementering.

2. Abstrakt fabriksmetode designmønster

Abstrakt fabriksmønster ligner næsten fabriksmønster og betragtes som endnu et lag af abstraktion over fabriksmønster. Abstrakte fabriksmønstre arbejder omkring en superfabrik, som skaber andre fabrikker.

3. Singleton metode design mønster

Singleton-metoden eller Singleton Design-mønsteret er et af de enkleste designmønstre. Det sikrer, at en klasse kun har én instans og giver et globalt adgangspunkt til den.

4. Prototype Metode Design mønster

Prototype giver os mulighed for at skjule kompleksiteten ved at lave nye instanser fra klienten. Konceptet er at kopiere et eksisterende objekt i stedet for at oprette en ny instans fra bunden, noget der kan omfatte dyre operationer. Det eksisterende objekt fungerer som en prototype og indeholder objektets tilstand.

5. Builder Metode Design mønster

Builder-mønster har til formål at adskille konstruktionen af ​​et komplekst objekt fra dets repræsentation, så den samme konstruktionsproces kan skabe forskellige repræsentationer. Det bruges til at konstruere et komplekst objekt trin for trin, og det sidste trin vil returnere objektet.

Strukturelle designmønstre

Strukturelle designmønstre handler om, hvordan klasser og objekter er sammensat til at danne større strukturer. Strukturelle klassemønstre bruger arv til at sammensætte grænseflader eller implementeringer.

Typer af strukturelle designmønstre:

1. Adaptermetode designmønster

Adaptermønstret konverterer grænsefladen for en klasse til en anden grænseflade, som klienter forventer. Adapter lader klasser arbejde sammen, som ellers ikke kunne på grund af inkompatible grænseflader.

2. Brometodedesignmønster

Bromønsteret gør det muligt at udvikle abstraktionen og implementeringen uafhængigt, og klientkoden kan kun få adgang til abstraktionsdelen uden at bekymre sig om implementeringsdelen.

3. Kompositmetodedesignmønster

Sammensat mønster er et partitioneringsdesignmønster og beskriver en gruppe af objekter, der behandles på samme måde som en enkelt forekomst af den samme type objekt. Hensigten med en komposit er at komponere objekter i træstrukturer for at repræsentere del-hele hierarkier.

4. Dekoratørmetode designmønster

Det giver os mulighed for dynamisk at tilføje funktionalitet og adfærd til et objekt uden at påvirke adfærden af ​​andre eksisterende objekter inden for samme klasse. Vi bruger arv til at udvide klassens adfærd. Dette finder sted på kompileringstidspunktet, og alle forekomster af den klasse får den udvidede adfærd.

5. Facademetode Designmønster

Facademetodedesignmønster giver en samlet grænseflade til et sæt grænseflader i et undersystem. Facade definerer en grænseflade på højt niveau, der gør delsystemet nemmere at bruge.

6. Flyweight Method Design mønster

Dette mønster giver måder til at reducere objektantal og dermed forbedre applikationskrævede objektstruktur. Flyvevægtmønster bruges, når vi skal skabe et stort antal lignende objekter.

7. Proxy-metodedesignmønster

Fuldmagt betyder 'i stedet for', repræsenterende' eller 'i stedet for' eller 'på vegne af' er bogstavelige betydninger af fuldmagt, og det forklarer direkte proxy-designmønster. Fuldmagter kaldes også surrogater, håndtag og indpakninger. De er nært beslægtede i struktur, men ikke formål, til adaptere og dekoratorer.

Adfærdsdesignmønstre

Adfærdsmønstre handler om algoritmer og tildeling af ansvar mellem objekter. Adfærdsmønstre beskriver ikke kun mønstre af objekter eller klasser, men også kommunikationsmønstrene mellem dem. Disse mønstre karakteriserer komplekse kontrolflow, som er svære at følge under kørsel.

Typer af adfærdsdesignmønstre:

1. Chain Of Responsibility Metode Designmønster

Ansvarskædemønster bruges til at opnå løs kobling i softwaredesign, hvor en anmodning fra klienten videregives til en kæde af objekter om at behandle dem. Senere vil objektet i kæden selv bestemme, hvem der skal behandle anmodningen, og om anmodningen skal sendes til det næste objekt i kæden eller ej.

2. Kommandometode designmønster

Kommandomønsteret er et adfærdsdesignmønster, der gør en anmodning til et selvstændigt objekt, der indeholder alle oplysninger om anmodningen. Dette objekt kan sendes rundt, gemmes og udføres på et senere tidspunkt

3. Tolkemetode Designmønster

Tolkemønster bruges til at definere en grammatisk repræsentation for et sprog og giver en tolk til at håndtere denne grammatik.

4. Mediator Metode Design mønster

Det muliggør afkobling af objekter ved at indføre et lag imellem, så interaktionen mellem objekter sker via laget.

5. Memento Method Design mønstre

Det bruges til at gendanne et objekts tilstand til en tidligere tilstand. Efterhånden som din ansøgning skrider frem, vil du måske gemme kontrolpunkter i din ansøgning og gendanne tilbage til disse kontrolpunkter senere. Hensigten med Memento Design-mønsteret er uden at krænke indkapsling, fange og eksternalisere et objekts interne tilstand, så objektet kan gendannes til denne tilstand senere.

6. Observer Method Design Pattern

Den definerer en en-til-mange afhængighed mellem objekter, så når et objekt (subjektet) ændrer sin tilstand, bliver alle dets afhængige (observatører) underrettet og opdateret automatisk.

7. State Method Design Pattern

Et tilstandsdesignmønster bruges, når et objekt ændrer sin adfærd baseret på dets interne tilstand. Hvis vi skal ændre et objekts adfærd baseret på dets tilstand, kan vi have en tilstandsvariabel i Objektet og bruge if-else-betingelsesblokken til at udføre forskellige handlinger baseret på tilstanden.

8. Strategi Metode Design mønster

Strategidesignmønsteret gør det muligt at vælge et objekts adfærd under kørsel. Det er et af Gang of Four (GoF) designmønstre, som er meget udbredt i objektorienteret programmering. Strategimønsteret er baseret på ideen om at indkapsle en familie af algoritmer i separate klasser, der implementerer en fælles grænseflade.

9. Skabelon Metode Design mønster

Skabelonmetodedesignmønster er at definere en algoritme som et skelet af operationer og lade detaljerne blive implementeret af børneklasserne. Algoritmens overordnede struktur og sekvens bevares af den overordnede klasse.

10. Besøgsmetode designmønster

Det bruges, når vi skal udføre en operation på en gruppe af lignende slags objekter. Ved hjælp af besøgsmønster kan vi flytte den operationelle logik fra objekterne til en anden klasse.

Designmønstre på forskellige sprog

Design mønstre	C++	Java	JavaScript	Python
Fabriksmetode designmønster	Link	Link	Link	Link
Abstrakt fabriksmetode designmønster	Link	Link	Link	Link
Singleton metode design mønster	Link	Link	Link	Link
Prototype Metode Design mønster	Link	Link	Link	Link
Builder Metode Design mønster	Link	Link	Link	Link
Adaptermetode designmønster	Link	Link	Link	Link
Brometodedesignmønster	Link	Link	Link	Link
Kompositmetodedesignmønster	Link	Link	Link	Link
Dekoratørmetode designmønster	Link	Link	Link	Link
Facademetode Designmønster	Link	Link	Link	Link
Flyweight Method Design mønster	Link	Link	Link	Link
Proxy metode design mønster	Link	Link	Link	Link
Chain Of Responsibility Metode Designmønster	Link	Link	Link	Link
Kommandometode designmønster	Link	Link	Link	Link
Tolkemetode Designmønster	Link	Link	Link	Link
Mediator Metode Design mønster	Link	Link	Link	Link
Memento Method Design mønstre	Link	Link	Link	Link
Observer Method Design Pattern	Link	Link	Link	Link
State Method Design Pattern	Link	Link	Link	Link
Strategi Metode Design mønster	Link	Link	Link	Link
Skabelon Metode Design mønster	Link	Link	Link	Link
Besøgsmetode designmønster	Link	Link	Link	Link

Interviewspørgsmål om softwaredesignmønstre

• Design en parkeringsplads ved hjælp af objektorienterede principper
• Design datastrukturer og algoritmer til in-memory filsystem
• Hvordan forhindrer man Singleton-mønster fra refleksion, serialisering og kloning?

Ofte stillede spørgsmål om softwaredesignmønstre

1. Hvad er softwaredesignmønstre?

• Softwaredesignmønstre er genanvendelige løsninger på almindelige problemer, der opstår under softwareudvikling. De er skabeloner til at løse tilbagevendende designproblemer og giver mulighed for at skabe fleksible, skalerbare og vedligeholdelige softwaresystemer.

2. Hvorfor er designmønstre vigtige i softwareudvikling?

• Designmønstre fremmer bedste praksis, forbedrer kodelæsbarhed og letter genbrug af kode. De hjælper med at skabe software, der er modulopbygget, kan udvides og lettere at vedligeholde, hvilket reducerer udviklingstid og indsats.

3. Hvordan adskiller designmønstre sig fra algoritmer?

• Designmønstre fokuserer på at løse tilbagevendende designproblemer på det arkitektoniske eller strukturelle niveau, og lægger vægt på organiseringen af ​​kode. Algoritmer er på den anden side trinvise procedurer til løsning af specifikke problemer på beregningsniveau.

4. Hvad er de almindelige typer designmønstre?

• Designmønstre er kategoriseret i tre hovedtyper: kreative, strukturelle og adfærdsmæssige. Kreative mønstre omhandler objektskabelse, strukturelle mønstre med objektsammensætning og adfærdsmønstre med objektsamarbejde og -ansvar.

5. Kan du give eksempler på kreative designmønstre?

• Eksempler inkluderer Singleton (som sikrer, at en klasse kun har én instans), Factory Method (oprettelse af objekter uden at angive den nøjagtige klasse) og Abstract Factory (der giver en grænseflade til at oprette familier af relaterede eller afhængige objekter).

6. Hvordan forbedrer designmønstre kodefleksibilitet?

• Designmønstre fremmer løs kobling mellem komponenter, hvilket gør det nemmere at udskifte eller udvide dele af systemet uden at påvirke andre. Denne fleksibilitet er afgørende for tilpasning til skiftende krav.

7. Hvornår skal jeg bruge designmønstre?

• Designmønstre bør bruges, når du støder på tilbagevendende problemer i softwaredesign. De er særligt gavnlige i komplekse systemer, hvor der kræves en systematisk og gennemprøvet tilgang til design.

8. Er designmønstre sprogspecifikke?

• Nej, designmønstre er ikke bundet til et bestemt programmeringssprog. De er konceptuelle løsninger, der kan implementeres på forskellige sprog. Syntaks og implementeringsdetaljer kan dog variere.

9. Hvordan kan jeg lære og mestre designmønstre?

• Start med at forstå de grundlæggende principper for designmønstre. Øv dig i at implementere dem i dine projekter og studer eksempler fra den virkelige verden. Bøger, online tutorials og praktisk anvendelse i projekter bidrager til at mestre designmønstre.

10. Er designmønstre anvendelige i alle softwareprojekter?

• Mens designmønstre tilbyder værdifulde løsninger på almindelige designproblemer, afhænger deres anvendelighed af projektets kontekst og kompleksitet. I enklere projekter kan nogle mønstre være unødvendige, mens de i større projekter kan være medvirkende til at opretholde en skalerbar og organiseret kodebase.

11. Hvad er forskellen mellem et designmønster og et anti-mønster?

• Designmønstre er dokumenterede løsninger på almindelige problemer, der fremmer bedste praksis. I modsætning hertil er anti-mønstre almindelige faldgruber eller dårlig praksis, der kan føre til dårligt softwaredesign og bør undgås.

12. Kan designmønstre overbruges?

• Ja, overforbrug af designmønstre uden at overveje projektets kontekst og kompleksitet kan føre til unødvendigt kompleks kode. Det er vigtigt at anvende designmønstre fornuftigt, hvor de tilføjer værdi og forbedrer kodestrukturen.

13. Kan jeg lave mine egne designmønstre?

• Ja, du kan oprette brugerdefinerede designmønstre baseret på dit projekts specifikke behov. Det er dog afgørende at sikre, at mønsteret løser et tilbagevendende problem og følger principperne for godt design.

14. Hvordan hænger designmønstre sammen med kodelugt?

• Designmønstre hjælper med at eliminere kodelugte (indikationer på dårligt design) ved at levere dokumenterede løsninger på almindelige problemer. Genkendelse og adressering af kodelugte er afgørende for at skabe vedligeholdelsesvenlig og effektiv software.

15. Er der designmønstre til databasedesign?

• Mens traditionelle designmønstre muligvis ikke direkte gælder for databasedesign, kan principper som normalisering og denormalisering betragtes som designmønstre til at skabe effektive og skalerbare databasestrukturer.

16. Kan designmønstre bruges i mikroservicearkitektur?

• Ja, designmønstre kan anvendes i mikroservicearkitektur for at løse almindelige udfordringer såsom serviceopdagelse, kommunikation mellem tjenester og fejltolerance. Mønstre som Service Registry og Circuit Breaker er relevante.

17. Hvordan påvirker designmønstre systemets ydeevne?

• Korrekt anvendte designmønstre kan forbedre systemets ydeevne ved at fremme effektiv kodeorganisering og reducere redundans. Men dårligt valgte eller overudnyttede mønstre kan introducere unødvendig kompleksitet, hvilket potentielt kan påvirke ydeevnen.

18. Skal juniorudviklere lære designmønstre?

• Selvom det ikke er obligatorisk, kan læringsdesignmønstre betydeligt gavne juniorudviklere ved at give dem dokumenterede løsninger på almindelige problemer. Det kan fremskynde læringsprocessen og bidrage til at skrive mere vedligeholdelig kode.

19. Hvordan bidrager designmønstre til kodedokumentation?

• Designmønstre dokumenterer i sagens natur løsninger på almindelige designproblemer. Når udviklere er fortrolige med designmønstre, bliver koden selvdokumenterende, hvilket gør det lettere for andre at forstå og bidrage til projektet.

20. Kan designmønstre anvendes med tilbagevirkende kraft på eksisterende kodebaser?

• Ja, designmønstre kan anvendes med tilbagevirkende kraft, men processen kan involvere refaktorisering af eksisterende kode. Det er afgørende at vurdere virkningen af ​​at indføre et mønster og sikre, at det stemmer overens med den overordnede arkitektur.

21. Er der designmønstre til webudvikling?

• Ja, mange designmønstre er anvendelige i webudvikling. Mønstre som MVC, Observer og Singleton bruges almindeligvis til at organisere og strukturere kode i både frontend- og backend-udvikling.

22. Hvordan adskiller designmønstre sig fra arkitektoniske mønstre?

• Designmønstre adresserer specifikke designproblemer på et lavere niveau med fokus på objektskabelse, komposition og interaktion. Arkitektoniske mønstre beskæftiger sig på den anden side med strukturer på højere niveau i en hel applikation eller et helt system.

23. Kan designmønstre bruges i funktionel programmering?

• Ja, designmønstre kan tilpasses til funktionelle programmeringsparadigmer. Funktionelle designmønstre fokuserer på at sammensætte funktioner for at løse problemer og fremme uforanderlighed og statsløshed.

24. Hvilken rolle spiller designmønstre i kodevedligeholdelse under teamsamarbejde?

• Designmønstre bidrager til kodevedligeholdelse ved at give et fælles ordforråd og struktur. Når et team er bekendt med designmønstre, bliver samarbejdet mere effektivt, og teammedlemmer kan lettere forstå og ræsonnere om kodebasen.

25. Findes der designmønstre specifikt til realtidssystemer?

• Ja, realtidssystemer bruger ofte designmønstre, der er skræddersyet til at løse deres unikke udfordringer. Mønstre som Observer-mønsteret kan anvendes til at håndtere begivenhedsmeddelelser og synkronisering i realtid.