Design Pattern được biết tới là giải pháp tối ưu cho các vấn đề trong thiết kế phần mềm. Tuy nhiên, với những người mới vào nghề chắc hẳn còn lạ lẫm với khái niệm này. Nội dung bài viết dưới đây sẽ giúp bạn tìm hiểu Design Pattern là gì? Lý do lập trình viên cần học Design Pattern?

Design Pattern là gì?

Design Pattern là giải pháp tổng thể cho các vấn đề chung trong thiết kế phần mềm nhằm giúp chúng linh hoạt, dễ dàng thay đổi và bảo trì hơn. Design Pattern không phải là thiết kế hoàn thiện để chuyển đổi trực tiếp mà chỉ là bộ khung hoặc mô tả cách giải quyết các vấn đề có thể dùng trong nhiều tình huống khác nhau.

Về bản chất, Pattern Design là tổng hợp các giải pháp đã được thử nghiệm thành công và tái sử dụng lại. Các mẫu thiết kế này thường cho thấy mối quan hệ cùng sự tương tác giữa các lớp và các đối tượng chứ không đi sâu, làm rõ về từng lớp, từng đối tượng cụ thể.

Vai trò của Design Pattern

Trong quá trình phát triển các phần mềm, ứng dụng, lập trình viên có thể gặp nhiều vấn đề khác nhau. Để giải quyết chúng, bạn cần hiểu rõ chúng thuộc ngôn ngữ lập trình nào. Tuy nhiên, cho dù bạn đã gặp vấn đề này nhiều lần nhưng cách giải quyết chưa phải là tối ưu. Khi sử dụng Design Pattern, tất cả những vấn đề này sẽ được giải quyết. Với Pattern Design, lập trình viên có thể áp dụng giải pháp tối ưu nhất để có thể giải quyết các vấn đề tương tự.

Đồng thời, Design Pattern không phải là một ngôn ngữ cụ thể nào. Chúng có thể được thực hiện ở phần lớn các ngôn ngữ lập trình cụ thể và giúp giải quyết các vấn đề hiệu quả, cung cấp giải pháp tối ưu trong lập trình hướng đối tượng.

Tại sao phải sử dụng Design Pattern?

Design Pattern mang tới rất nhiều những lợi ích trong quá trình lập trình. Những lý do sau đây sẽ khiến bạn dễ dàng đưa ra quyết định sử dụng ngay, cụ thể như:

Đẩy nhanh tốc độ phát triển phần mềm

Trong quá trình phát triển phần mềm luôn có những sự thay đổi, sự cố bất ngờ diễn ra. Chúng xuất hiện khi có yêu cầu mới, khi hệ thống phình to hoặc khi các tính năng được thêm vào hoặc khi performance cần được tối ưu hóa. Vậy làm thế nào để hạn chế sự ảnh hưởng của những sự thay đổi này?

Việc sử dụng Design Pattern sẽ giúp việc thiết kế hướng đối tượng trở nên linh hoạt và dễ dàng thay đổi. Pattern Design sẽ cung cấp mẫu thiết kế tối ưu, được kiểm chứng nhằm giải quyết các vấn đề xảy ra trong software engineering. Những giải pháp này đều ở dạng tổng quát làm tăng tốc độ phát triển của phần mềm bằng cách đưa ra các mô hình test và mô hình phát triển được qua kiểm nghiệm.

Cải thiện kỹ năng lập trình

Nếu tự mình lập trình, chắc chắn bạn sẽ không thể tránh khỏi những lỗi như: Lặp code, thiết kế không chặt chẽ,… Việc sử dụng Design Pattern được chứng minh và công nhận sẽ giúp bạn giảm thiểu tình trạng này. Đồng thời, sản phẩm tạo thành được đầy đủ, linh hoạt hơn. Bạn có thể dễ dàng tận dụng, nâng cấp, bảo trì các mẫu này mà không nảy sinh bất cứ vấn đề nào trong quá trình phát triển của dự án.

Giúp Code dễ đọc hơn

Design Pattern giúp lập trình viên có thể hiểu về code của người khác nhanh chóng. Do đó, các thành viên trong team có thể dễ dàng trao đổi với nhau nhằm xây dựng dự án mà không tốn nhiều thời gian. Ngoài ra, việc sử dụng và nghiên cứu giải pháp tổng thể này lâu dài sẽ giúp bạn đúc rút được nhiều kinh nghiệm từ các giải pháp đã được tối ưu. Đó là cơ sở giúp bạn hướng tới việc xây dựng các phần mềm linh hoạt, tối ưu hơn.

Khi nào nên sử dụng Design Pattern?

Design Pattern được ứng dụng rất nhiều trong việc giải quyết các vấn đề liên quan đến lập trình. Những mẫu này giúp người dùng giảm thời gian và công sức để giải quyết cho những vấn đề đã có lời giải sẵn. Các chương trình thiết kế dựa trên giải pháp này thường linh hoạt, dễ dàng quản lý, nâng cấp, bảo trì và đảm bảo tiến trình hoạt động.

Hiện nay, Design Pattern được áp dụng nhiều vào việc lập trình. Nếu công việc yêu cầu bạn thường xuyên phải tải và cài đặt các thư viện, module hay package,… thì đây chính là giải pháp tốt nhất. Tất cả các framework cho ứng dụng web như: Laravel, Codeigniter,… đều có sử dụng những kiến trúc Design pattern có sẵn giúp quá trình code của bạn dễ dàng và thuận lợi.

Tuy nhiên cần lưu ý rằng, Design Pattern khá khó sử dụng khi mới học tập, tiếp cận. Đồng thời, việc áp dụng chúng ngay từ khi bắt đầu lập trình khá dễ dàng, nhưng nếu áp dụng mẫu thiết kế cho code cũ thì sẽ gặp nhiều khó khăn.

Một vấn đề khác khi sử dụng những mẫu có sẵn là perfomance của product, chẳng hạn như code sẽ chạy chậm hơn. Do đó, cần phải chắc chắn là bạn đã hiểu toàn bộ mã nguồn như thế nào trước khi chỉnh sửa, bảo trì nó. Tùy vào độ phức tạp của code mà bạn cần ít hoặc nhiều thời gian để tìm hiểu.

Những kiến thức cần chuẩn bị khi học Design Pattern

Thực tế, Design Pattern không dành cho những người mới bắt đầu học lập trình. Để tiếp cận giải pháp tổng thể này nhanh chóng và dễ dàng, bạn cần trang bị đầy đủ những kiến thức sau:

• Bạn cần nắm chắc được kiến thức lập trình hướng đối tượng (OOP) và áp dụng được 4 đặc tính của nó bao gồm: Kế thừa, đa hình, trừu tượng, đóng gói.
• Đặc biệt bạn cần hiểu rõ và áp dụng thành thạo 3 khái niệm: Abstract class, interface và static.
• Thay đổi tư duy theo lập trình hướng đối tượng.

Ngoài ra, bạn có thể tìm hiểu thêm thông tin qua các cuốn sách nhập môn sau:

• Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software: Đây là cuốn sách đầu tiên viết về Design Pattern nên thông tin còn khá thô cứng.
• Head First Design Patterns: Cuốn sách này tiếp nối và được cải biên từ cuốn đầu tiên mang lại nhiều thông tin khá hấp dẫn. Đây là cuốn dễ hiểu và phù hợp nhất nhất với người mới bắt đầu.
• Design Patterns For Dummies: Cuốn sách này so sánh các mẫu thiết kế với nhau.

Ngoài ra, bạn có nền tảng cơ bản về Design Pattern thì có thể tìm hiểu thêm các đầu sách: Refactoring to Patterns, Patterns of Enterprise Application Architecture,… để nâng cao trình độ.

Phân loại Design Pattern

Design Pattern được phân thành rất nhiều loại khác nhau, trong đó bao gồm ba loại chính như sau:

1. Nhóm khởi tạo (Creational Design Patterns )

Nhóm này tập trung giải quyết việc cải tạo đối tượng một cách thông minh và khoa học. Trong các trường hợp khởi tạo một đối tượng các lập trình viên sẽ sử dụng trực tiếp câu lệnh New class name. Tuy nhiên, việc khởi tạo này không phải lúc nào cũng dễ dàng mà cần trải qua vài điều kiện, các logic thì mới có thể thực hiện được.

Sau đây là 9 mẫu thiết kế chuyên phục vụ việc khởi tạo đối tượng dễ dàng hơn:

1. Builder.
2. Factory Method.
3. Multiton.
4. Pool.
5. Prototype.
6. Simple Factory.
7. Singleton.
8. Static Factory.
9. Abstract Factory.

2. Nhóm cấu trúc (Structural Design Patterns)

Nhóm này tập trung giúp các Design Pattern giải quyết vấn đề liên quan tới tổ chức các lớp đối tượng để giúp chúng linh hoạt, ngăn nắp và dễ thay đổi hơn.

Có 11 mẫu Design Patterns bạn có thể tham khảo:

1. Bridge.
2. Composite.
3. Data Mapper.
4. Decorator.
5. Adapter/ Wrapper.
6. Dependency Injection.
7. Facade.
8. Fluent Interface.
9. Flyweight.
10. Registry.
11. Proxy.

3. Nhóm hành vi (Behavioral Design Patterns)

Các Design Patterns trong nhóm này chủ yếu giúp lập trình viên giải quyết các vấn đề liên quan tới hành vi, sự phân công và trách nhiệm giữa các đối tượng. Chúng sẽ giúp bạn quản lý hành vi trách nhiệm của từng lớp để giúp việc quản lý hệ thống trở nên dễ dàng hơn.

Trong đó, 12 mẫu Design Patterns thuộc nhóm hành vi bao gồm:

1. Chain Of Responsibilities.
2. Command.
3. Iterator.
4. Mediator.
5. Memento.
6. Null Object.
7. Observer.
8. Specification.
9. State.
10. Strategy.
11. Template Method.
12. Visitor.

Lời kết

Trong quá trình phát triển phần mềm, Design Pattern là một kỹ thuật được áp dụng rất nhiều và không thể thiếu. Hy vọng rằng bài viết trên đây sẽ giúp bạn hiểu rõ Design Pattern là gì, cũng như lý do lập trình viên cần học Design Pattern. Chúc bạn đọc thành công!