I modelli di progettazione software comunicano oggetti e classi personalizzati per risolvere un problema di progettazione generale in un contesto particolare. I modelli di progettazione software sono soluzioni generali e riutilizzabili a problemi comuni che si presentano durante la progettazione e lo sviluppo del software. Rappresentano le migliori pratiche per risolvere determinati tipi di problemi e forniscono agli sviluppatori un modo per comunicare su soluzioni di progettazione efficaci.

Comprendere e applicare questi modelli può migliorare significativamente le tue capacità di sviluppo software. Per coloro che desiderano approfondire la conoscenza e l'applicazione dei modelli di progettazione software, il nostro corso completo corso di progettazione del sistema offre un approccio strutturato per padroneggiare questi concetti essenziali. Imparando da esempi del mondo reale e approfondimenti di esperti, puoi sviluppare le competenze per implementare efficacemente questi modelli nei tuoi progetti.

Tabella dei contenuti

• Tipi di modelli di progettazione software
• Modelli di progettazione creativa
• Modelli di progettazione strutturale
• Modelli di progettazione comportamentale
• Modelli di progettazione in diverse lingue
• Domande di intervista sui modelli di progettazione software
• Domande frequenti sui modelli di progettazione software

Tipi di modelli di progettazione software

Esistono tre tipi di Design Pattern:

• Modello di progettazione creativa
• Modello di progettazione strutturale
• Modello di progettazione comportamentale

Modelli di progettazione creativa

Il Creational Design Pattern astrae il processo di istanziazione. Aiutano a rendere un sistema indipendente dal modo in cui i suoi oggetti vengono creati, composti e rappresentati.

Tipi di modelli di progettazione creativa:

1. Modello di progettazione del metodo di fabbrica

Il modello Factory Method viene utilizzato per creare oggetti senza specificare l'esatta classe di oggetto che verrà creata. Questo modello è utile quando è necessario disaccoppiare la creazione di un oggetto dalla sua implementazione.

2. Modello di progettazione astratto del metodo di fabbrica

Il modello di fabbrica astratto è quasi simile al modello di fabbrica ed è considerato come un altro livello di astrazione rispetto al modello di fabbrica. I modelli Abstract Factory funzionano attorno a una super-fabbrica che crea altre fabbriche.

3. Modello di progettazione del metodo Singleton

Il metodo Singleton o Singleton Design pattern è uno dei design pattern più semplici. Garantisce che una classe abbia una sola istanza e fornisce un punto di accesso globale ad essa.

4. Modello di progettazione del metodo del prototipo

Il prototipo ci consente di nascondere al client la complessità della creazione di nuove istanze. Il concetto è copiare un oggetto esistente anziché crearne una nuova istanza da zero, cosa che potrebbe includere operazioni costose. L'oggetto esistente funge da prototipo e contiene lo stato dell'oggetto.

5. Modello di progettazione del metodo del costruttore

Il pattern Builder mira a separare la costruzione di un oggetto complesso dalla sua rappresentazione in modo che lo stesso processo di costruzione possa creare rappresentazioni diverse. Viene utilizzato per costruire un oggetto complesso passo dopo passo e il passaggio finale restituirà l'oggetto.

Modelli di progettazione strutturale

Gli Structural Design Patterns riguardano il modo in cui le classi e gli oggetti sono composti per formare strutture più grandi. I modelli di classi strutturali utilizzano l'ereditarietà per comporre interfacce o implementazioni.

Tipi di modelli di progettazione strutturale:

1. Modello di progettazione del metodo dell'adattatore

Il modello dell'adattatore converte l'interfaccia di una classe in un'altra interfaccia attesa dai client. L'adattatore consente alle classi di lavorare insieme che altrimenti non potrebbero a causa di interfacce incompatibili.

2. Modello di progettazione del metodo Bridge

Il modello bridge consente di sviluppare in modo indipendente l'astrazione e l'implementazione e il codice client può accedere solo alla parte di astrazione senza preoccuparsi della parte di implementazione.

3. Modello di progettazione del metodo composito

Il modello composito è un modello di progettazione di partizionamento e descrive un gruppo di oggetti trattato allo stesso modo di una singola istanza dello stesso tipo di oggetto. Lo scopo di un composito è quello di comporre oggetti in strutture ad albero per rappresentare gerarchie parte-intero.

4. Modello di progettazione del metodo del decoratore

Ci consente di aggiungere dinamicamente funzionalità e comportamento a un oggetto senza influenzare il comportamento di altri oggetti esistenti all'interno della stessa classe. Usiamo l'ereditarietà per estendere il comportamento della classe. Ciò avviene in fase di compilazione e tutte le istanze di quella classe ottengono il comportamento esteso.

5. Modello di progettazione del metodo della facciata

Facade Method Design Pattern fornisce un'interfaccia unificata a un insieme di interfacce in un sottosistema. Facade definisce un'interfaccia di alto livello che rende il sottosistema più facile da usare.

6. Modello di progettazione del metodo dei pesi mosca

Questo modello fornisce modi per ridurre il numero di oggetti migliorando così la struttura degli oggetti richiesti dall'applicazione. Il modello Flyweight viene utilizzato quando dobbiamo creare un gran numero di oggetti simili.

7. Modello di progettazione del metodo proxy

Proxy significa 'al posto di', 'rappresentante' o 'al posto di' o 'per conto di' sono significati letterali di proxy e ciò spiega direttamente Proxy Design Pattern. I proxy sono anche chiamati surrogati, handle e wrapper. Sono strettamente correlati nella struttura, ma non nello scopo, agli Adattatori e ai Decoratori.

Modelli di progettazione comportamentale

I modelli comportamentali riguardano gli algoritmi e l'assegnazione di responsabilità tra oggetti. I modelli comportamentali descrivono non solo modelli di oggetti o classi ma anche modelli di comunicazione tra loro. Questi modelli caratterizzano un flusso di controllo complesso che è difficile da seguire in fase di esecuzione.

Tipi di modelli di progettazione comportamentale:

1. Modello di progettazione del metodo della catena di responsabilità

Il modello di catena di responsabilità viene utilizzato per ottenere un accoppiamento libero nella progettazione del software in cui una richiesta del cliente viene passata a una catena di oggetti per elaborarli. Successivamente, l'oggetto nella catena deciderà da solo chi elaborerà la richiesta e se la richiesta deve essere inviata all'oggetto successivo nella catena oppure no.

2. Modello di progettazione del metodo di comando

Il Command Pattern è un modello di progettazione comportamentale che trasforma una richiesta in un oggetto autonomo, contenente tutte le informazioni sulla richiesta. Questo oggetto può essere passato, archiviato ed eseguito in un secondo momento

3. Modello di progettazione del metodo dell'interprete

Il modello dell'interprete viene utilizzato per definire una rappresentazione grammaticale per una lingua e fornire un interprete per gestire questa grammatica.

4. Modello di progettazione del metodo del mediatore

Consente il disaccoppiamento degli oggetti introducendo uno strato intermedio in modo che l'interazione tra gli oggetti avvenga tramite lo strato.

5. Modelli di progettazione del metodo Memento

Viene utilizzato per ripristinare lo stato di un oggetto a uno stato precedente. Man mano che la tua applicazione procede, potresti voler salvare i checkpoint nella tua applicazione e ripristinarli in un secondo momento. L'intento del modello Memento Design è quello di non violare l'incapsulamento, catturare ed esternare lo stato interno di un oggetto in modo che l'oggetto possa essere ripristinato in questo stato in seguito.

6. Modello di progettazione del metodo dell'osservatore

Definisce una dipendenza uno-a-molti tra gli oggetti, in modo che quando un oggetto (il soggetto) cambia il suo stato, tutti i suoi dipendenti (osservatori) vengono avvisati e aggiornati automaticamente.

7. Modello di progettazione del metodo degli stati

Un modello di progettazione dello stato viene utilizzato quando un oggetto cambia il suo comportamento in base al suo stato interno. Se dobbiamo modificare il comportamento di un oggetto in base al suo stato, possiamo avere una variabile di stato nell'Oggetto e utilizzare il blocco condizione if-else per eseguire diverse azioni in base allo stato.

8. Modello di progettazione del metodo strategico

Lo Strategy Design Pattern consente di selezionare il comportamento di un oggetto in fase di runtime. È uno dei modelli di progettazione Gang of Four (GoF), ampiamente utilizzato nella programmazione orientata agli oggetti. Il pattern Strategy si basa sull'idea di incapsulare una famiglia di algoritmi in classi separate che implementano un'interfaccia comune.

9. Modello di progettazione del metodo modello

Il modello di progettazione del metodo modello consiste nel definire un algoritmo come uno scheletro di operazioni e lasciare che i dettagli siano implementati dalle classi figlie. La struttura complessiva e la sequenza dell'algoritmo sono preservate dalla classe genitore.

10. Modello di progettazione del metodo visitatore

Si utilizza quando dobbiamo eseguire un'operazione su un gruppo di Oggetti di tipo simile. Con l'aiuto del pattern visitatore, possiamo spostare la logica operativa dagli oggetti a un'altra classe.

Modelli di progettazione in diverse lingue

Domande di intervista sui modelli di progettazione software

• Progetta un parcheggio utilizzando i principi orientati agli oggetti
• Progettare strutture dati e algoritmi per file system in memoria
• Come impedire al modello Singleton di riflettere, serializzare e clonare?

Domande frequenti sui modelli di progettazione software

1. Cosa sono i modelli di progettazione del software?

• I modelli di progettazione software sono soluzioni riutilizzabili a problemi comuni che si presentano durante lo sviluppo del software. Sono modelli per risolvere problemi di progettazione ricorrenti e forniscono un modo per creare sistemi software flessibili, scalabili e manutenibili.

2. Perché i design pattern sono importanti nello sviluppo del software?

• I modelli di progettazione promuovono le migliori pratiche, migliorano la leggibilità del codice e facilitano il riutilizzo del codice. Aiutano a creare software modulare, estensibile e più facile da mantenere, riducendo i tempi e gli sforzi di sviluppo.

3. In cosa differiscono i design pattern dagli algoritmi?

• I design pattern si concentrano sulla risoluzione di problemi di progettazione ricorrenti a livello architettonico o strutturale, enfatizzando l'organizzazione del codice. Gli algoritmi, d’altro canto, sono procedure passo passo per risolvere problemi specifici a livello computazionale.

4. Quali sono i tipi più comuni di design pattern?

• I design pattern sono classificati in tre tipologie principali: creazionali, strutturali e comportamentali. I modelli creazionali riguardano la creazione di oggetti, i modelli strutturali con la composizione degli oggetti e i modelli comportamentali con la collaborazione e la responsabilità degli oggetti.

5. Puoi fornire esempi di modelli di progettazione creativi?

• Gli esempi includono Singleton (garantire che una classe abbia una sola istanza), Factory Method (creare oggetti senza specificare la classe esatta) e Abstract Factory (fornendo un'interfaccia per creare famiglie di oggetti correlati o dipendenti).

6. In che modo i design pattern migliorano la flessibilità del codice?

• I modelli di progettazione promuovono un accoppiamento libero tra i componenti, rendendo più semplice la sostituzione o l'estensione di parti del sistema senza influire sugli altri. Questa flessibilità è fondamentale per adattarsi alle mutevoli esigenze.

7. Quando dovrei utilizzare i design pattern?

• I modelli di progettazione dovrebbero essere utilizzati quando si riscontrano problemi ricorrenti nella progettazione del software. Sono particolarmente utili nei sistemi complessi in cui è richiesto un approccio sistematico e comprovato alla progettazione.

8. I design pattern sono specifici del linguaggio?

• No, i design pattern non sono legati a uno specifico linguaggio di programmazione. Sono soluzioni concettuali che possono essere implementate in vari linguaggi. Tuttavia, la sintassi e i dettagli di implementazione possono variare.

9. Come posso apprendere e padroneggiare i design pattern?

• Inizia comprendendo i principi di base dei design pattern. Esercitati a implementarli nei tuoi progetti e studia esempi del mondo reale. Libri, tutorial online e applicazioni pratiche nei progetti contribuiscono a padroneggiare i modelli di progettazione.

10. I design pattern sono applicabili a tutti i progetti software?

• Sebbene i modelli di progettazione offrano soluzioni preziose a problemi di progettazione comuni, la loro applicabilità dipende dal contesto e dalla complessità del progetto. Nei progetti più semplici, alcuni modelli potrebbero non essere necessari, mentre nei progetti più grandi possono essere determinanti nel mantenere una base di codice scalabile e organizzata.

11. Qual è la differenza tra un design pattern e un anti-pattern?

• I modelli di progettazione sono soluzioni comprovate a problemi comuni, promuovendo le migliori pratiche. Al contrario, gli anti-pattern sono trappole comuni o cattive pratiche che possono portare a una progettazione inadeguata del software e dovrebbero essere evitati.

12. I design pattern possono essere abusati?

• Sì, un uso eccessivo dei design pattern senza considerare il contesto e la complessità del progetto può portare a un codice inutilmente complesso. È importante applicare i modelli di progettazione con giudizio, laddove aggiungono valore e migliorano la struttura del codice.

13. Posso creare i miei modelli di progettazione?

• Sì, puoi creare modelli di design personalizzati in base alle esigenze specifiche del tuo progetto. Tuttavia, è fondamentale garantire che il modello affronti un problema ricorrente e segua i principi di un buon design.

14. In che modo i modelli di progettazione si riferiscono al codice odore?

• I modelli di progettazione aiutano a eliminare gli odori di codice (indicazioni di una progettazione scadente) fornendo soluzioni comprovate a problemi comuni. Riconoscere e affrontare gli odori di codice è essenziale per creare software manutenibile ed efficiente.

15. Esistono modelli di progettazione per la progettazione di database?

• Sebbene i modelli di progettazione tradizionali potrebbero non applicarsi direttamente alla progettazione di database, principi come la normalizzazione e la denormalizzazione possono essere considerati modelli di progettazione per la creazione di strutture di database efficienti e scalabili.

16. È possibile utilizzare modelli di progettazione nell'architettura dei microservizi?

• Sì, i modelli di progettazione possono essere applicati nell'architettura dei microservizi per affrontare sfide comuni come l'individuazione dei servizi, la comunicazione tra servizi e la tolleranza agli errori. Modelli come il registro dei servizi e l'interruttore automatico sono rilevanti.

17. In che modo i modelli di progettazione influiscono sulle prestazioni del sistema?

• I modelli di progettazione applicati correttamente possono migliorare le prestazioni del sistema promuovendo un'organizzazione efficiente del codice e riducendo la ridondanza. Tuttavia, modelli scarsamente scelti o abusati possono introdurre complessità inutili, con un potenziale impatto sulle prestazioni.

18. Gli sviluppatori junior devono apprendere i modelli di progettazione?

• Sebbene non sia obbligatorio, l’apprendimento dei modelli di progettazione può apportare vantaggi significativi agli sviluppatori junior fornendo loro soluzioni comprovate a problemi comuni. Può accelerare il processo di apprendimento e contribuire a scrivere codice più gestibile.

19. In che modo i design pattern contribuiscono alla documentazione del codice?

• I modelli di progettazione documentano intrinsecamente soluzioni a problemi di progettazione comuni. Quando gli sviluppatori hanno familiarità con i modelli di progettazione, il codice diventa autodocumentante, rendendo più semplice per gli altri comprendere e contribuire al progetto.

20. I modelli di progettazione possono essere applicati retroattivamente alle basi di codice esistenti?

• Sì, i modelli di progettazione possono essere applicati retroattivamente, ma il processo potrebbe comportare il refactoring del codice esistente. È fondamentale valutare l’impatto dell’introduzione di un modello e garantire che sia in linea con l’architettura complessiva.

21. Esistono modelli di progettazione per lo sviluppo web?

• Sì, molti modelli di progettazione sono applicabili allo sviluppo web. Modelli come MVC, Observer e Singleton sono comunemente usati per organizzare e strutturare il codice sia nello sviluppo frontend che backend.

22. In che modo i design pattern differiscono dai modelli architettonici?

• I design pattern affrontano problemi di progettazione specifici a un livello inferiore, concentrandosi sulla creazione, composizione e interazione degli oggetti. I modelli architettonici, invece, si occupano di strutture di livello superiore di un'intera applicazione o sistema.

23. I design pattern possono essere utilizzati nella programmazione funzionale?

• Sì, i modelli di progettazione possono essere adattati ai paradigmi di programmazione funzionale. I modelli di progettazione funzionale si concentrano sulla composizione di funzioni per risolvere problemi e promuovere l’immutabilità e l’apolidia.

24. Che ruolo giocano i modelli di progettazione nella manutenibilità del codice durante la collaborazione del team?

• I modelli di progettazione contribuiscono alla manutenibilità del codice fornendo un vocabolario e una struttura comuni. Quando un team ha familiarità con i modelli di progettazione, la collaborazione diventa più efficiente e i membri del team possono comprendere e ragionare sulla codebase più facilmente.

25. Esistono modelli di progettazione specifici per i sistemi in tempo reale?

• Sì, i sistemi in tempo reale spesso utilizzano modelli di progettazione su misura per affrontare le loro sfide specifiche. È possibile applicare modelli come il modello Observer per gestire la notifica e la sincronizzazione degli eventi in tempo reale.