Design Patterns
Un Design Pattern (ou patron de conception) est une solution réutilisable à un problème récurrent de conception logicielle.
Ce n'est pas du code prêt à l'emploi, mais un modèle décrivant comment structurer le code pour résoudre un type de problème.
Il permet d'écrire des logiciels robustes, maintenables et évolutifs.
Origine : Les Design Patterns ont été popularisés par le Gang of Four (GoF) dans le livre «Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software» (1994).
Pourquoi utiliser les Design Patterns ?
Réutilisabilité
Ils proposent des structures éprouvées.
Le code devient plus cohérent entre projets.
Lisibilité
Les développeurs familiers avec les patterns comprennent rapidement l'intention du code.
Maintenance facilitée
Les patterns isolent la complexité et réduisent le couplage.
Communication
Un pattern bien nommé (exemple : Observer, Singleton) communique immédiatement son rôle aux autres développeurs.
Classification des Design Patterns
Les patterns sont généralement classés en trois grandes catégories :
Patterns de création (Creational)
Gèrent la création des objets, de manière flexible et contrôlée.
- Singleton : Une seule instance d'une classe existe.
- Factory Method : Crée des objets via une méthode définie dans une interface ou classe abstraite.
- Abstract Factory : Crée des familles d'objets liés sans préciser leur classe concrète.
- Builder : Construit un objet complexe étape par étape.
- Prototype : Crée des copies d'objets existants plutôt que de les construire de zéro.
Patterns structurels (Structural)
Gèrent la composition des classes et objets pour former des structures plus grandes.
- Adapter : Convertit l'interface d'une classe pour la rendre compatible avec une autre.
- Decorator : Ajoute dynamiquement des fonctionnalités à un objet.
- Facade : Fournit une interface simplifiée pour un ensemble complexe de classes.
- Composite : Traite un objet unique et une collection d'objets de manière uniforme.
- Proxy : Fournit un substitut ou un intermédiaire à un objet.
Patterns comportementaux (Behavioral)
Gèrent la communication et le comportement des objets.
- Observer : Permet à plusieurs objets d'être notifiés d'un changement d'état.
- Strategy : Permet de changer dynamiquement le comportement d'un objet.
- Command : Encapsule une requête sous forme d'objet.
- Iterator : Accède séquentiellement aux éléments d'une collection sans exposer sa structure.
- Template Method : Définit le squelette d'un algorithme et laisse certaines étapes aux sous-classes.
- State : Permet de modifier le comportement d'un objet selon son état interne.
- Mediator : Centralise la communication entre objets pour réduire le couplage.
Principe général
Les Design Patterns appliquent des principes de conception POO, notamment :
- Encapsulation : Cacher les détails d'implémentation.
- Abstraction : Définir les interfaces, pas les détails.
- Héritage et polymorphisme : Permettre la substitution et l'extension.
- Composition sur héritage : Préférer l'assemblage d'objets à l'héritage rigide.
Exemples concrets
Singleton (Création)
But : Une seule instance globale d'une classe.
Voici un exemple en Free Pascal :
- Type
- TConfig=class
- Private
- Class var FInstance: TConfig;
- Constructor Create;
- Public
- Class function GetInstance:TConfig;
- Procedure Afficher;
- End;
-
- Constructor TConfig.Create;Begin
- // Initialisation
- End;
-
- Class Function TConfig.GetInstance:TConfig;Begin
- If FInstance=NIL Then FInstance := TConfig.Create;
- Result := FInstance;
- End;
-
- Procedure TConfig.Afficher;Begin
- WriteLn('Instance unique');
- End;
Observer (Comportemental)
But : Les objets s'abonnent à un événement pour être notifiés.
Chaque Observer implémente Update, et Notify informe tous les observateurs.
Factory Method (Création)
But : Créer des objets sans exposer la classe concrète.
- Type
- IAnimal=Interface
- Procedure Crier;
- End;
-
- TChien=Class(TInterfacedObject,IAnimal)
- Procedure Crier;
- End;
-
- TChat=Class(TInterfacedObject, IAnimal)
- Procedure Crier;
- End;
-
- Function CreerAnimal(TypeAnimal:String):IAnimal;Begin
- If TypeAnimal='Chien'Then Result:=TChien.Create
- Else If TypeAnimal='Chat'Then Result:=TChat.Create;
- End;
Bonnes pratiques avec les Design Patterns
- Ne pas abuser : Un pattern mal choisi complexifie le code.
- Comprendre le problème avant d'appliquer.
- Nommer le pattern explicitement dans les commentaires pour communiquer l'intention.
- Combiner les patterns : par exemple, Factory + Singleton est courant.
- Programmer contre des interfaces, pas contre des implémentations concrètes.
Design Patterns et POO
Les patterns sont la concrétisation des principes POO :
| Principe POO | Pattern typique |
|---|---|
| Encapsulation | Decorator, Proxy |
| Abstraction | Factory, Template Method |
| Héritage | Template Method, Composite |
| Polymorphisme | Strategy, Observer |
Conclusion
Les Design Patterns sont un outil avancé pour structurer du code POO. Ils améliorent la réutilisabilité, la lisibilité et la maintenabilité. Bien compris, ils permettent de résoudre des problèmes récurrents rapidement et de communiquer clairement l'architecture aux autres développeurs.