Для чего нужны шаблоны проектирования

Все чаще и чаще я слышу от разработчиков и читаю в статьях, что шаблоны проектирования (они же дизайн-паттерны) никому не нужны. Мол, они появились во времена «цветения» UML, RUP, CASE систем и прочих чересчур «сложных» инструментов, подходов и практик. А сейчас самое важное — это код рабочий написать, да побыстрее. На умные толстые книжки ни у кого нет времени, разве что для прохождения собеседования. Тех, кто хочет обсудить данную тему, прошу под кат.

Немного воспоминаний из молодости

Когда я учился в университете, нам преподавали в рамках одного из курсов шаблоны проектирования. На тот момент они казались мне чем-то наподобие сферического коня в вакууме, потому что практического опыта их применения я не имел (это был третий или начало четвертого курса много лет назад). Запомнить кто из них кто тоже было достаточно сложно, не говоря уже о тонкостях и деталях. Тем не менее, вопросы по шаблонам проектирования задавали в обязательном порядке на каждом собеседовании на работу. Кандидатам приходилось раздувать щеки и доказывать как круты разные шаблоны (особенно Singleton), видя их в жизни максимум раз-другой на страницах книжек.

Но ведь совсем не глупые люди придумали шаблоны проектирования:

• В 70-ые годы архитектор Кристофер Александр начал дело и сформулировал набор шаблонов проектирования.
• Его дело в IT подхватили в далеком 1987 году небезызвестные Кент Бэк и Вард Каннингем, составив шаблоны проектирования для языка популярного языка программирования Smalltalk.
• Еще один легендарный в IT человек Эрих Гамма написал докторскую диссертацию на эту тему в 1988-1990.
• И наконец, в начале 90-ых известная «банда четырех» в составе все того же Эриха Гаммы, Ричарда Хелма, Ральфа Джонсона и Джона Влиссидсома опубликовала легендарную книгу «Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software».

Дальше продолжать исторические хроники смысла нет. Это была первая книга, из которой наше поколение черпало свои знания по шаблонам проектирования и пыталось применять их в своей работе. Она считается классикой в этой тематике и обязательна к прочтению.

Через некоторое время работы я начал замечать, что даже теоретические знания шаблонов проектирования помогают мне понять чужой код гораздо быстрее. А это особенно важно на старте вашей карьеры, когда вам надо вникать в существующие проекты без опыта работы. Например, встречая класс с суффиксом Builder, я понимал, что его добавили с целью упрощения и изоляции логики построения сложных объектов. Я сразу легко находил как им пользоваться и применять в своем коде. Повсюду были разбросаны представители шаблона Singleton, совершить ошибку при инициализации которых так легко без знаний правил применения. В коде, с которым я работал, обильно встречались Facade, Visitor, Chain of Responsibility, Iterator, Adapter, Decorator, Proxy, Strategy, Template Method и прочие популярные шаблоны проектирования.

Я осознал, как много времени я экономлю, применяя свои скудные книжные знания шаблонов проектирования и даже в душе зауважал их авторов. Мне было легко не только понимать чужой код, но и расширять его своими решениями, а также добавлять новые.

А как без шаблонов?

Время шло… Я достаточно быстро привык к повсеместному применению шаблонов проектирования и мне стало сложно работать без них. Я начал понимать для чего на собеседовании у кандидатов спрашивают о них (конечно, если не просто «для галочки»). Тут речь даже не об обязательном применении шаблонов проектирования, а об упрощении общения между разработчиками. А это тот процесс, который занимает ключевое место в разработке — обсуждение архитектуры и дизайна конкретного решения задачи.

Первый важный параметр — это время, которое тратится на обсуждение и принятие решения (я надеюсь, что у вас решения принимает не один бородатый Senior Senior Global Product Software Architect). Представьте себе как сложно было бы быстро объяснить кому-то, что нужно реализовать Decorator: «нам нужно сделать класс, которому мы передадим в конструкторе экземпляр другой реализации того же интерфейса и который будет добавлять логику к вызову этих методов, не меняя их основного поведения…» А ведь еще за кадром остались куча мелочей и нюансов. И это для мелкой детали вашего дизайна, которых в большинстве решений десятки, а то и сотни. Мы даже не трогаем сложные и серьезные архитектурные шаблоны.

На примере с Decorator легко понять второй важный параметр — одинаковое понимание дизайна решения задачи в головах всех членов команды. При размытости формулировки каждый может понять решение по-разному, а это чревато проблемами. Ведь реализация может сильно отличаться от обсуждаемой задумки. А это приведет к дополнительному времени на ревью кода и переделки.

Третий важный параметр — понимание работы сторонних инструментов и библиотек. На данный момент практически в каждом проекте используется множество сторонних решений. Чтобы их использовать правильно и не наступать на грабли, архитектор и разработчик должны понимать как что устроено. А для этого используются общеизвестные шаблоны, которые призваны сильно упростить понимание и сравнить с альтернативными решениями.

В жизни мы активно используем примеры для описания ситуаций, предметов, поступков. Чтобы объяснить кому-то какую-то концепцию, мы базируемся на общеизвестных знаниях и выстраиваем примеры на их основе. «Такой же здоровый как Вася», «так же тяжело как после 5 км пробежки», «плохо как с бодуна», «кислый как лимон» и т.д. Подобные выражения мы используем в своей речи постоянно и даже не замечаем этого. Для нас их применение проще чем детальное описание и это позволяет вашему собеседнику лучше вас понять.

Следующий уровень

Если вы заметили, что вы не пытаетесь вспомнить детали реализации шаблона проектирования, а просто можете изложить детали его применения своими словами, то вы переросли уровень Shu в известной восточной философии Shuhari (я когда-то давно писал о ее применимости к Agile подходам и практикам). На уровне Shu вы просто следуете шаблонам и не можете осознать их полезность, тонкости и влияние. На уровне Ha вы уже все осознаете и можете сознательно отказываться от определенных шаблонов, критиковать решения на их базе, видоизменять некоторые шаблоны под конкретную ситуацию и контекст.

На уровне Ha я настоятельно рекомендую прочитать отличную книгу «Refactoring to Patterns» от Джошуа Кериевски. В ней рассказывается о том, как находить в коде неподходящие или плохо примененные шаблоны проектирования, а потом посредством рефакторинга приводить их к верным и подходящим решениям. Эту книгу стоит читать именно на уровне Ha, потому что до этого она будет для вас просто пустым звуком.

У как же уровень Ri? На этом уровне вы и вовсе перестаете задумываться о применении шаблонов. Решения рождаются натурально на базе ваших знаний и навыков, которые вы накопили с годами. Где-то вырисовываются одни шаблоны, где-то ваши собственные наработки, которые стали для вас шаблонами в данном контексте. В голове у вас перестает работать цепочка «от шаблона к решению» и остается только «от решения к шаблону». Тогда вместо вопросов о конкретных шаблонах проектирования на собеседовании вы переходите к открытым вопросам о применимости данного инструмента и примерах из реальной жизни…

Заключение

Шаблоны проектирования — это один из инструментов разработчика, который помогает ему сэкономить время и сделать более качественное решение. Как и любой другой инструмент, в одних руках он может принести много пользы, а в других — один только вред. Я попытался донести на примерах, что конкретно дадут вам шаблоны проектирования и как к ним стоит относиться. Надеюсь, мне это удалось…

P.S. На одном из тренингов хвалили книгу по шаблонам проектирования для начинающих «Head First Design Patterns». Лично сам не читал, потому как достаточно владел темой из других источников и недоверительно отношусь к такого формата книгам.