Tổng quan về Design Pattern trong phát triển phần mềm

 

1. Design Pattern là gì? (What)

   - Design Pattern là những giải pháp đã được kiểm chứng để giải quyết các vấn đề phổ biến trong phát triển phần mềm. Chúng không phải là mã nguồn cụ thể, mà là những hướng dẫn và cách tổ chức mã giúp phần mềm dễ bảo trì, mở rộng và tái sử dụng.

  - Có ba nhóm chính của design pattern:

  • Creational Patterns: Giúp tối ưu việc tạo đối tượng.

    • Ví dụ : Abstract Factory, Builder, Factory, Prototype, Singleton

 

  • Structural Patterns: Giải quyết việc tổ chức cấu trúc các lớp và đối tượng

    • Ví dụ: Adapter, Bridge, Composite, Decorator, Façade, Flyweight, Proxy.

 

  • Behavioral Patterns: Tập trung vào cách các đối tượng giao tiếp với nhau.

    • Ví dụ: Chain of responsibility, Command, Interpreter, Iterator, Mediator, Memento, Observer, State, Strategy, Template method, Visitor.

 

2. Tại sao cần dùng Design Pattern? (Why)

- Design pattern giúp:

  • Giảm thiểu lỗi: Các mẫu thiết kế này đã được thử nghiệm và tối ưu hóa, giúp tránh những lỗi phổ biến trong lập trình.
  • Tăng tính tái sử dụng: Các mẫu có thể được áp dụng trong nhiều dự án khác nhau, tiết kiệm thời gian và công sức.
  • Dễ bảo trì và mở rộng: Design pattern giúp tổ chức mã rõ ràng, dễ quản lý, và thêm các tính năng mới mà không ảnh hưởng đến hệ thống cũ.

3. Ai sử dụng Design Pattern ? (Who)

- Design pattern được sử dụng bởi lập trình viên và kỹ sư phần mềm, đặc biệt là những người làm việc trong các dự án lớn, nơi mà việc tổ chức và quản lý mã trở nên phức tạp.

4. Khi nào nên dùng Design Pattern ? (When)

- Design pattern thường được sử dụng khi:

  • Phát triển các hệ thống phức tạp và lớn có thể yêu cầu thay đổi hoặc mở rộng trong tương lai.
  • Cần phải tái sử dụng giải pháp cho các vấn đề đã biết trong phát triển phần mềm.

5. Áp dụng Design Pattern ở đâu ? (Where)

- Design pattern được áp dụng trong:

  • Thiết kế hệ thống phần mềm: Khi xây dựng kiến trúc và tổ chức các thành phần của dự án.
  • Viết mã và bảo trì: Khi cần giải quyết các vấn đề về tái sử dụng và mở rộng mã mà không làm tăng độ phức tạp của hệ thống.

6. Sử dụng Design Pattern như thế nào ?  (How)

- Design pattern có thể được sử dụng bằng cách:

  • Chọn đúng mẫu thiết kế phù hợp với vấn đề cần giải quyết.
  • Tổ chức mã nguồn theo hướng dẫn của mẫu, để đảm bảo tính dễ bảo trì.
  • Tuân thủ nguyên tắc SOLID: Các nguyên tắc này giúp viết mã sạch và dễ mở rộng.

7. Để học Design Pattern cần có gì?

- Design Pattern sử dụng nền tảng của lập trình hướng đối tượng nên áp dụng 4 đặc tính của OOP:

  • Tính đóng gói (Encapsulation)
  • Tính kế thừa (Inheritance)
  • Tính đa hình (Polymorphism)
  • Tính trừu tượng (Abstraction)

- Hiểu và áp dụng 2 khái niệm interface và abstract vì nó rất cần thiết.

- Tư duy hoàn toàn theo OOP, loại bỏ tư duy theo lối cấu trúc.

Ví dụ: Sử dụng Strategy Pattern trong hệ thống thanh toán

- Strategy Pattern là một Behavioral Design Pattern (mẫu thiết kế hành vi) cho phép thay đổi thuật toán hoặc phương thức thực thi một hành động mà không cần thay đổi mã nguồn của lớp chứa hành động đó. Nó tách rời thuật toán cụ thể (chiến lược) ra khỏi đối tượng chính và đóng gói chúng thành các lớp riêng biệt, giúp chương trình linh hoạt hơn khi cần thay đổi hoặc mở rộng chức năng.

- Mục đích: Giúp lựa chọn thuật toán thực thi tại thời điểm chạy chương trình mà không cần thay đổi mã nguồn. Điều này giúp mã dễ bảo trì và mở rộng hơn.

Bài toán:

- Trong một hệ thống thanh toán, khách hàng có thể sử dụng nhiều phương thức thanh toán như thẻ tín dụng hay ví điện tử. Ban đầu, logic xử lý thanh toán có thể được tích hợp trực tiếp vào giỏ hàng, nhưng điều này dễ dẫn đến mã nguồn khó mở rộng khi cần thêm phương thức mới.

Cách giải quyết thông thường (Không dùng Design Pattern):

Trong phương án này, lớp ShoppingCart phải xử lý tất cả các điều kiện thanh toán khác nhau bằng cách sử dụng các khối if-else. Cách này dẫn đến mã phức tạp và không dễ mở rộng.

Vấn đề gặp phải:

  • Mã khó mở rộng: Nếu thêm phương thức thanh toán mới, bạn phải chỉnh sửa lại lớp ShoppingCart, làm vi phạm nguyên tắc Open/Closed (mở rộng mà không sửa đổi).

  • Khó bảo trì: Khi số lượng phương thức thanh toán tăng, số lượng khối if-else cũng tăng theo, làm mã trở nên phức tạp.

Giải quyết với Strategy Pattern:

Strategy Pattern là một design pattern hành vi, giúp tách biệt logic thanh toán thành các lớp riêng. ShoppingCart chỉ cần biết chiến lược thanh toán mà không cần biết chi tiết bên trong.

 

Lợi ích của Strategy Pattern:

  • Dễ mở rộng: Khi có phương thức thanh toán mới, chỉ cần tạo lớp mới mà không cần sửa mã trong ShoppingCart.

  • Dễ bảo trì: Logic thanh toán được tách biệt rõ ràng, loại bỏ các khối if-else phức tạp.

Kết luận

Việc sử dụng design pattern, như Strategy Pattern, không chỉ giúp giải quyết vấn đề một cách linh hoạt và hiệu quả, mà còn giúp cải thiện chất lượng mã, tăng tính dễ bảo trì và khả năng mở rộng. Trong các dự án phần mềm lớn và phức tạp, việc áp dụng design pattern là chìa khóa để đảm bảo hiệu quả phát triển và chất lượng sản phẩm.

 
Tin khác: