Поведенческие паттерны: Основы проектирования для эффективного программирования

Поведенческие паттерны проектирования — это проверенные временем решения, которые помогают разработчикам управлять сложными сценариями взаимодействия объектов в системе. Они обеспечивают структуру и последовательность кода, делают его гибким, поддерживаемым и понятным.
Рассмотрим подробно и на примерах в Unity ключевые поведенческие паттерны: Стратегия(Strategy), Команда(Command), Наблюдатель(Observer) и Посетитель(Visitor), а также кратко познакомимся с другими, не менее важными подходами.

"Стратегия" — это поведенческий паттерн, который позволяет определить семейство алгоритмов, инкапсулировать каждый из них и делать их взаимозаменяемыми. Использование этого подхода дает возможность изменять алгоритмы поведения объектов во время выполнения программы без изменения их кода.

Паттерн необходим в ситуациях, когда объект должен выполнять определенное действие, которое может быть реализовано разными способами. Например, в компьютерной игре персонаж может передвигаться пешком, бегом или прыжками. Чтобы обеспечить возможность легкого переключения между этими режимами, паттерн "Стратегия" предлагает разделить логику поведения на отдельные, независимые классы.

1. Интерфейс стратегии: объявляет метод, который реализуют все конкретные алгоритмы.

2. Конкретные стратегии: классы, реализующие разные версии поведения.

3. Контекст: объект, который использует интерфейс стратегии для выполнения действий.

Представим персонажа, который перемещается в игре. Каждый способ передвижения — это отдельная стратегия (ходьба, бег, прыжки). Выбирая одну из стратегий во время выполнения программы, мы можем менять поведение персонажа, не переписывая основной код.

"Команда" — это паттерн, позволяющий инкапсулировать запрос в виде объекта. Это позволяет параметризировать объекты запросами, организовывать очереди или журналировать действия.

Этот паттерн актуален в системах, где необходимо структурировать действия объектов, поддерживать отмену операций или накапливать их историю. Например, в игре персонаж выполняет действия: атака, прыжок, движение. Вместо прямого вызова методов мы создаём команды для каждого действия, упрощая управление ими.

1. Интерфейс команды: определяет метод выполнения действия.

2. Конкретные команды: содержат код выполнения определённого действия.

3. Получатель: объект, который выполняет действие.
4. Инициатор: вызывает команды, не зная их реализации.

Рассмотрим создание команд для управления персонажем. Каждая команда отвечает за определённое действие (например, движение или атаку).

"Наблюдатель" — это поведенческий паттерн, определяющий зависимость типа "один ко многим". Изменение состояния одного объекта автоматически уведомляет и обновляет связанные объекты.

Паттерн используется в ситуациях, когда несколько объектов должны реагировать на изменение состояния одного из них. Например, в игре интерфейсные элементы (жизни, очки, энергия) обновляются при изменении состояния игрока.

1. Субъект: объект, за состоянием которого наблюдают.

2. Наблюдатели: объекты, которые реагируют на изменения субъекта.

3. Механизм уведомлений: метод субъекта, который извещает всех наблюдателей об изменениях.

Игровой объект (например, очки игрока) уведомляет интерфейсные элементы об изменении своего состояния.

"Посетитель" — это паттерн, позволяющий добавлять новые операции к существующим объектам без изменения их классов.

Паттерн полезен, когда есть иерархия классов, и требуется добавить к ним новую функциональность, сохраняя принцип единственной ответственности. Например, в игре необходимо реализовать разные подходы к расчёту очков для игроков, врагов и предметов.

1. Интерфейс посетителя: объявляет методы для выполнения операций над объектами

2. Конкретные посетители: реализуют новые операции.

3. Элементы: классы, принимающие посетителя.

Игровые объекты (например, игрок, враг, предмет) принимают посетителя, который реализует расчёт очков за взаимодействие с ними.

Поведенческие паттерны проектирования предоставляют мощные инструменты для решения задач в разработке программного обеспечения. Они помогают минимизировать связность, улучшить читаемость и повысить гибкость кода. Внедрение таких паттернов требует глубокого понимания их принципов, но результаты оправдывают затраченные усилия, особенно при работе над масштабируемыми и поддерживаемыми системами.

Исходный код примеров использования паттернов можно найти по ссылке.

Наша команда уже более пяти лет занимается реализацией проектов на Java и усилением команд по направлениям

• DevOps;
• Java разработка;
• Тестирование.

За время существования компании, мы принимали участие в работе над более чем 100 проектами различного объема и длительности.

Если перед вами стоят вызовы, для достижения которых вам может понадобится наша экспертиза, просто напишите нам,

• client@softwarecats.dev,
• https://t.me/alex_zarubin,
• или через любую форму на сайте.

Мы договоримся с вами об онлайн-встрече, чтобы подробнее обсудить ваш проект и вашу проблему.