Паттерны проектирования #

1. GOF паттерны #

GOF паттерны - это классические шаблоны проектирования, описанные в книге “Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software”, написанной четырьмя авторами (так называемой “Бандой четырёх”): Эричем Гаммой, Ричардом Хелмом, Ральфом Джонсоном и Джоном Влиссидесом. Эти паттерны решают распространённые проблемы проектирования в объектно-ориентированном программировании (ООП) и помогают создавать гибкую и поддерживаемую архитектуру.

2. Что такое паттерн? #

Паттерн - проверенное и готовое к использованию решение

3. Плюсы и минусы использования паттернов #

Плюсы:

• Снижение сложности разработки за счёт готовых абстракций для решения целого класса проблем

Минусы:

• Слепое следование некоторому выбранному шаблону может привести к усложнению программы

4. Какие существуют группы паттернов? #

Паттерны подразделяются на три группы:

• Порождающие: помогают создавать объекты.
• Структурные: упрощают организацию классов.
• Поведенческие: управляют взаимодействием между объектами.

5. Какие паттерны в какую группу входят? #

• Порождающие. Builder, Singleton, Prototype
• Структурные. Адаптер. Этот паттерн помогает сделать два несовместимых класса совместимыми друг с другом, действуя как мост между ними
• Поведенческие. Цепочка обязанностей, итератор

6. Adapter vs Decorator #

Паттерн Decorator

Декоратор — это структурный паттерн проектирования, который позволяет добавлять объектам новые обязанности на лету, помещая их в специальные обёртки.

Ключевые особенности:

• Динамическое добавление функциональности: Не изменяя код исходного объекта.
• Композиция вместо наследования: Декоратор оборачивает объект, вместо того чтобы расширять его через наследование.
• Прозрачность для клиента: Декоратор использует тот же интерфейс, что и объект, который он оборачивает.

7. Паттерн MVC #

MVC (Model-View-Controller) — это архитектурный паттерн, который разделяет приложение на три компонента:

• Model — отвечает за данные и логику приложения.
• View — отображает данные пользователю (UI).
• Controller — управляет взаимодействием пользователя с моделью и обновляет представление.

8. Паттерн Command #

Команда (Command) — это поведенческий паттерн проектирования, который превращает запросы в объекты, позволяя передавать их как аргументы при вызове методов, ставить запросы в очередь, логировать их, а также поддерживать отмену операций.

9. Паттерн Chain of responsibility #

Цепочка обязанностей — это поведенческий паттерн проектирования, который 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.

10. Как реализуется паттер Abstract Factory? #

Abstract Factory — это порождающий паттерн проектирования, который предоставляет интерфейс для создания семейств взаимосвязанных объектов без указания их конкретных классов. Он позволяет легко добавлять новые семейства объектов, сохраняя код гибким и расширяемым.

Пример реализации Abstract Factory

Сценарий: Предположим, мы создаем интерфейсы для двух семейств GUI-компонентов: Windows и MacOS. Каждое семейство включает кнопку (Button) и чекбокс (Checkbox).

1. Интерфейсы для продуктов:

   public interface Button {
       void render();
   }
   
   public interface Checkbox {
       void render();
   }
   

2. Реализации продуктов для Windows:

   public class WindowsButton implements Button {
       @Override
       public void render() {
           System.out.println("Rendering Windows Button");
       }
   }
   
   public class WindowsCheckbox implements Checkbox {
       @Override
       public void render() {
           System.out.println("Rendering Windows Checkbox");
       }
   }
   

3. Реализации продуктов для MacOS:

   public class MacOSButton implements Button {
       @Override
       public void render() {
           System.out.println("Rendering MacOS Button");
       }
   }
   
   public class MacOSCheckbox implements Checkbox {
       @Override
       public void render() {
           System.out.println("Rendering MacOS Checkbox");
       }
   }
   

4. Интерфейс Abstract Factory:

   public interface GUIFactory {
       Button createButton();
       Checkbox createCheckbox();
   }
   

5. Реализации фабрик для Windows и MacOS:

   public class WindowsFactory implements GUIFactory {
       @Override
       public Button createButton() {
           return new WindowsButton();
       }
   
       @Override
       public Checkbox createCheckbox() {
           return new WindowsCheckbox();
       }
   }
   
   public class MacOSFactory implements GUIFactory {
       @Override
       public Button createButton() {
           return new MacOSButton();
       }
   
       @Override
       public Checkbox createCheckbox() {
           return new MacOSCheckbox();
       }
   }
   

6. Клиентский код: Клиент работает с фабрикой через интерфейс, что позволяет легко переключаться между семействами.

   public class Application {
       private Button button;
       private Checkbox checkbox;
   
       public Application(GUIFactory factory) {
           button = factory.createButton();
           checkbox = factory.createCheckbox();
       }
   
       public void render() {
           button.render();
           checkbox.render();
       }
   }
   
   public class Main {
       public static void main(String[] args) {
           GUIFactory factory;
           String os = "Windows"; // Можно заменить на "MacOS" для другого семейства
   
           if (os.equals("Windows")) {
               factory = new WindowsFactory();
           } else {
               factory = new MacOSFactory();
           }
   
           Application app = new Application(factory);
           app.render();
       }
   }
   

11. Какие паттерны проектирования используются в Spring #

Подробности реализации некоторых паттернов в Spring

1. Factory:

   • BeanFactory — реализация фабричного паттерна для управления созданием и инициализацией бинов.

   • Пример:

     ApplicationContext context = new ClassPathXmlApplicationContext("beans.xml");
     MyBean myBean = context.getBean(MyBean.class);
     

2. Proxy:

   • Используется для аспектов (AOP), например, для логгирования, транзакций или кэширования.
   • Прокси-классы создаются динамически с помощью JDK Proxy или CGLIB.

3. Observer:

   • События, такие как ContextRefreshedEvent, используются для уведомления бинов о состоянии контекста.

   • Пример:

     @Component
     public class MyEventListener implements ApplicationListener<ContextRefreshedEvent> {
         @Override
         public void onApplicationEvent(ContextRefreshedEvent event) {
             System.out.println("Context Refreshed!");
         }
     }
     

4. Strategy:

   • Разные реализации интерфейсов используются в зависимости от ситуации.

   • Например, PlatformTransactionManager имеет реализации для JPA, JDBC и Hibernate:

     @Bean
     public PlatformTransactionManager transactionManager(EntityManagerFactory emf) {
         return new JpaTransactionManager(emf);
     }
     

12. Плюсы и минусы паттерна Singleton? #

Singleton — это паттерн, который гарантирует, что у класса есть только один экземпляр и предоставляет к нему глобальную точку доступа.

📌 1. Реализация Singleton

✅ Простой (ленивый) Singleton (Lazy Initialization)

public class Singleton {
    private static Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

📌 Проблема – не потокобезопасен!

✅ Потокобезопасный Singleton (Double-Checked Locking)

public class Singleton {
    private static volatile Singleton instance;

    private Singleton() {}

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

📌 Использует volatile и synchronized, чтобы избежать проблем в многопоточности.

✅ Singleton через enum (Рекомендуемый способ)

public enum Singleton {
    INSTANCE;

    public void doSomething() {
        System.out.println("Singleton через enum");
    }
}

📌 Преимущество – защищен от сериализации и рефлексии!

🔹 2. Плюсы и минусы Singleton

✅ Плюсы

✔ Глобальный доступ – один объект доступен во всей программе.
✔ Экономия ресурсов – объект создается только один раз.
✔ Ленивая инициализация (если используется getInstance()).
✔ Подходит для логирования, кеша, конфигураций, пулов соединений.
✔ При enum защита от рефлексии и сериализации.

❌ Минусы

❌ Нарушает принцип SOLID (Single Responsibility Principle) – класс отвечает и за бизнес-логику, и за контроль экземпляра.
❌ Сложность в тестировании – из-за глобального состояния сложно мокировать (mock) объект.
❌ Может вызывать утечки памяти – если объект долго живет и содержит ресурсы.
❌ Проблемы с многопоточностью – если реализация не потокобезопасна.
❌ Может скрывать зависимости – если используется в getInstance() внутри классов.

🔹 3. Когда использовать Singleton?

✅ Если нужен единый объект для всего приложения:

• Логирование (Logger)
• Кеширование (CacheManager)
• Пулы соединений (ConnectionPool)
• Конфигурации (AppConfig)

❌ Когда НЕ стоит использовать:

• Если объект содержит разное состояние для разных частей программы.
• Когда проще передавать зависимость через DI (Dependency Injection).

🔹 4. Итог

✅ Singleton удобен, но его лучше заменять DI (в Spring это @Component + @Scope("singleton")).
✅ Безопаснее всего реализация через enum.
✅ Осторожно с многопоточностью и тестированием!