Вступ до створення шаблонів дизайну

Створення шаблонів дизайну абстрагують процес миттєвого відпрацювання, що робить систему незалежно від того, як створюються його предмети, складається і представлені. Серед шаблонів GoF, Singleton і Factory Method є двома найбільш часто зустрічаються, але вони вирішують фундаментально різні проблеми. Одиночна система контролює кількість екземплярів, в той час як метод фабрики делегує відповідальність вибору, який конкретний клас для миттєвого використання. Розмірядження або шаблон призводить до жорсткого, жорсткого або непотрібного складування. Ця стаття досліджує кожен шаблон на глибину, уточнює їх відповідні контексти, і забезпечує дієві вказівки інженерів, що випливають між ними.

Одинак візерунок в докладно

У один з найбільш суперечливих причин, що стосується його впливу на тестостерабельність та примушення.

Основні характеристики

  • Гарантія екземпляра:. Приватний конструктор запобігає зовнішню миттєвість. статичний метод (часто ) повертає екземпляр.
  • Глобальний доступ:] екземпляр доступний з будь-якої точки в додатку, часто через загальнодержавну статичну змінну або метод.
  • Залізо або eager ініціалізація: екземпляр може бути створений в класі час завантаження (ігор) або відкладений до першого запиту (лизько).

Коли Oneton Є Appropriate

  • Захарі ресурси, які повинні бути координовані: Configuration Manager, Thread pools, з'єднання басейнів, заправок, і драйвери апаратного інтерфейсу часто вимагають точно одного контролера.
  • Глобальна держава, яка не повинна бути дубліката: Керівництва кешу, шари абстракції файлової системи, або менеджери вікон в графічних рамках.
  • Ресурс-інтенсивні об'єкти: Об'єкти, які дорогі для створення та перевикоровування через систему, вигоду з одної екземпляри.

Впровадження

Безпека нитки є найбільш поширеним підводним водоспадом. Провадження, яке перевіряє , а потім створює екземпляр може виробляти кілька екземплярів в багаточитованих середовищах. Рішення включають подвійний замикання з , статичний внутрішній клас (Bill Pugh singleton), або енмузин-на основі єдинону в Java. У Python, нижкова-безпечна ініціалізація з використанням є стандартом. Вибір між ієризаціїм eager і lazy залежить від того, чи є єдинонань гарантовано використовувати і чи є його створення важко.

Критики і водоспади

Однотони часто вважаються анти-паттернами, оскільки вони вводять глобальну державу, яка робить блок тестування важко — тести стають залежними і важко ізолювати. Вони також приховують залежності; клас, який викликає безпосередньо щільно запарюється до бетонного класу єдинону. Сучасна практика рекомендує використовувати ін'єкції залежностей для забезпечення єдинону як спільної екземпляр, що дозволяє заміщення з моксами в тестах. Крім того, однотони в розподіленій системі (наприклад, мікросервіси) несуть, якщо масштабовані за процес—один екземпляр по мережевих вузлах вимагає додаткової координації.

Фабричний метод шаблону в докладному режимі

Патерн Фабричний метод визначає інтерфейс для створення об'єкта, але дозволяє підкласам вирішувати, який клас миттєво. Він пересуває відповідальність створення об'єкта від клієнта до заводського методу, що сприяє відкритому/закритому принципу.

Основні характеристики

  • Застосовано логіку створення: Код клієнта не знає конкретного класу; він працює за допомогою абстрактного типу продукту.
  • Extensibility: . Нові види продукції можуть бути додані, створюючи нові бетонні заводи без модифікації існуючого коду клієнта.
  • Заданий миттєвий миттєвий відлік: Точний клас для миттєвого використання визначається за час виконання, на основі введення, конфігурації або контексту.

Коли метод заводу є апробацією

  • Спілки суміжних об'єктів: Коли система потребує роботи з декількома варіаціями продуктів, які поділяють загальний інтерфейс—наприклад, різні драйвери бази даних, формати експорту документів або теми UI.
  • Decoupling клієнтського коду від конкретних реалізацій: Клієнт називає заводський метод і отримує об'єкт, який відповідає абстрактному інтерфейсу. Зміни до конкретних класів не впливають на клієнта.
  • Створення Конфігурацій-драйву:] Застосування може вирішувати при запуску, який завод з бетону для використання на основі конфігураційного файлу, змінного середовища або стану забігу.

Впровадження

Типовий метод фабрики використовує абстрактні клас, який проголошує заводський метод (частотні абстрактні). Конкретні творці надіслав цей метод для миттєвого визначення конкретних продуктів. На мовах без спадщини (наприклад, JavaScript), завод може бути функцією або закриттям. Патерн добре працює з контейнерами для введення залежностей, які можуть замінювати виконання. Загальний варіант - це статичний метод фабрики (наприклад, ] в Java), але це не так само, як і шаблон GoF Factory Method - це простий ідіом, який не передбачає підкласування.

Приклад реального світу: конвертер документів

Розглянемо програму, яка перетворює документи між форматами. Анотація інтерфейс визначає метод . Фабричний метод повертає , , або ] на основі розширення вхідного. Додавання нового формату (наприклад, Markdown) вимагає тільки нового класу перетворювача і оновлення заводського методу—не змін до конвеєра перетворення.

Прямий Порівняння: однотон проти. Фабричний метод

Хоча обидва є створення шаблонів, їх цілі та торгові марки майже ортогональні.

Aspect Singleton Factory Method
Primary goal Ensure a single instance Encapsulate object creation
Instance count Exactly one Many instances, but created through a factory
Control over class selection Not relevant (always same class) Subclasses or runtime logic choose the concrete class
Impact on maintainability Can increase coupling (global access) Reduces coupling (client depends on abstraction)
Testability Often problematic (global state) Good, as factories can be mocked
Extensibility Limited (hard to subclass a singleton) High (new products via new factories)

Виберіть одинон, коли ваша переймена занепокоєння є унікальністю та глобальною координацією. Наприклад, служба реєстрації, яка повинна послідовно опрацювати записи до одного файлу. Виберіть метод заводу, коли ваша фокус знаходиться на створенні об'єктів з коду клієнта і дозволяє системам виростити з новими варіантами продукту - наприклад, інструментом GUI, який повинен надати рідні кнопки на різних операційних системах.

Коли вони перекривають (і коли використовувати ні)

Одинокий, який використовується як завод (наприклад, одинонтон , який знає, як створити різні об'єкти). Цей підхід поєднує як візерунки, але успадкує недоліки глобальної держави. Краще альтернативу полягає в тому, щоб вводити заводську залежність і зберегти завод себе як звичайний клас - єдинийтон часто неправильний вибір для фабрики. Якщо мета полягає в тому, щоб поділитися фабричною ін'єкційною ін'єкційною тарі може керувати цим ін'єкційним циклом, не захопивши шаблон однотону на заводському виконанні.

Практичні рекомендації для сучасних додатків

Тестування та залежність ін'єкцій

Обидва візерунки взаємодіють з тестуванням в різних напрямках. Однотони неординарно важко замінити на тести блоків. Звичайна робота полягає в тому, щоб впровадити інтерфейс для єдинону і забезпечити тест подвійний, але що підмінює простоту шаблону. Фабричні методи, з іншого боку, легко замінені на надання букмекерської фабрики в тестах. У сучасних рамках (весна, єдність, Гуі), контейнер ручить єдинотон, що копіюється автоматично, знімаючи необхідність в реалізації візерунка вручну.

Системи конвалювання та розподілені

Одинонтон розбиває в розподілених системах, оскільки «проблемний екземпляр» не може пропускати декілька процесів або вузлів. Для спільних ресурсів через мікросервіси інженери використовують спільні бази даних, кеши, такі як Redis, або лідерські вибори, не є шаблоном Oneton. Фабричний метод залишається застосованим навіть у розподілених контекстах; він просто створює об'єкти в межах кожного сервісного ліміту.

Комбіновані шаблони для реальних рішень

Багато виробничих систем об'єднують ці візерунки розумно. Наприклад, Сінглетон з'єднання басейну може використовувати заводський метод створення різних типів з'єднань (наприклад, зчитування-тільки проти читання-запису). Єдинийтон забезпечує один басейн за заявою, при цьому заводський метод ручить створення об'єктів з'єднання. Ще один приклад: одинон ] генератор документів, який делегує до заводського методу створення типових рендерерів.

Загальні збори, які не можуть бути використані

  • Усінг Одинтон, коли завод буде скуштувати: Якщо ви хочете, щоб єдиний екземпляр класу з причин виконання, введення залежностей з однотонним обсягом є очищувачем, ніж глобальний доступор.
  • Використання метода заводу при створенні об'єкта тривіально-фіксовано: Якщо тип об'єкта ніколи не змінюється і не має підкласів, простий конструктор зрозумілий.
  • Tight coupling між заводськими та продуктовими сім'ями: Уникайте введення конфігурації або бізнес-логіки всередині заводського методу, який повинен належати в іншому місці.
  • Форгування безпеки ниток в однотонах: У середовищі сервера непрочитаний безпечний однотон може виробляти пошкоджений стан під навантаженням.

Висновок

Oneton і Factory Method служать фундаментально різні ролі в дизайні програмного забезпечення. Singleton застосовує єдиний екземпляр для глобальної координації; Створення об'єктів фабрики для підтримки мінливості робочого часу і підвищеної зручності. Вибір між ними вимагає оцінки того, чи є ваша первинна концентрація, наприклад, унікальність або гнучкість створення. Або шаблон є срібною куля - вчня представляє торгово-офони в тестуванні, згортання і складності. З розумінням їх міцностей і обмежень інженери можуть застосовувати їх навмисно, часто в поєднанні з залежною ін'єкційною і сучасними рамами, щоб побудувати масштабовані і підтримувані системи.

Для подальшого читання див. у класичних шаблонах GoF .Рефакторинг.Guru та Factory Method. Також розглянемо Аналіз Мартіна Фоулера Registry, як альтернатива Singleton, а стаття Вікіпедії Factory Спосіб шаблон]] для мовно-специфічних імплементацій.