Les design patterns : une programmation plus rapide et plus sûre

Chaque design a un pattern, c’est-à-dire un modèle : qu’il s’agisse d’une tasse, d’un appartement ou d’un vêtement. Il ne viendrait à l’idée de personne, sauf peut-être d’un fabricant de farces et attrapes, de fixer l’anse d’une tasse à l’intérieur de celle-ci. À l’usage, il s’est simplement avéré préférable que ce composant soit fixé à l’extérieur. Si vous vous rendez à un cours de poterie et souhaitez fabriquer une marmite, vous savez déjà quelle forme celle-ci doit avoir, autrement dit vous avez un patron de conception en tête.

Les programmes informatiques fonctionnent de la même façon. Certains processus se répètent systématiquement et il n’y a qu’un pas à franchir vers la création, dans ce domaine également, de patrons. Découvrez dans cet article comment ces design patterns, aussi appelés patrons de conception, peuvent simplifier la programmation.

Les design patterns (patrons de conception), qu’est-ce que c’est ?

Le terme « design pattern » tire son origine des travaux de l’architecte américain Christopher Alexander et de sa compilation de modèles réutilisables. Son intention était d’impliquer les futurs utilisateurs des bâtiments dans le processus de conception. Cette idée a ensuite été reprise par différents informaticiens. Le Gang of Four (bande des quatre), Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson et John Vlissides, a aidé à populariser les patrons de conception grâce au livre Design patterns. Catalogue des modèles de conception réutilisables en 1994.

De quoi s’agit-il ? Pour reprendre l’exemple cité en introduction, chaque tasse nécessite pour sa fabrication un certain nombre d’éléments de base : un fond, des bords et une anse, et ce, qu’il s’agisse d’une tasse à café, à expresso ou d’un mug. La programmation fonctionne de façon similaire : les boucles continues sont toujours liées à des spécifications de début et de fin, une condition exige toujours une décision sur ce qui se passe si le résultat correspond et s’il ne correspond pas, un calcul donne toujours le résultat de la combinaison des variables, etc. À partir des nombreuses étapes de programmation individuelles, se crée une séquence de programme, qui présente toujours les mêmes caractéristiques pour certaines tâches. Les patrons de conception décrivent comment résoudre un problème.

Ce qui suit est un exemple très simple de patron de conception, ici un patron fabrique :

class Tasses
{
    private $tasseMake;
    private $tasseModel;
    public function __construct($make, $model)
    {
        $this->tasseMake = $make;
        $this->tasseModel = $model;
    }
    public function getMakeAndModel()
    {
        return $this->tasseMake . ‘ ‘ . $this->tasseModel;
    }
}
class TassesFactory
{
    public static function create($make, $model)
    {
        return new Tasse($make, $model);
    }
}
$espresso = TassesFactory::create(‘Tasse’, ‘Espresso’); // L’objet est fabriqué
print_r($espresso->getMakeAndModel()); // Résultat « Tasse expresso »

Il en va de même pour les flux et les processus plus larges qui sont constamment utilisés pour résoudre certaines tâches dans les séquences de programmes. Cet exemple de code peut être développé à loisir, également pour d’autres secteurs, d’autres produits et d’autres processus. Et il ne s’agit bien sûr que d’une composante d’un logiciel complet. Les modèles de conception doivent donc être considérés comme des schémas qui ont déjà fait leurs preuves dans la pratique.

Quels sont les différents types de design patterns ?

Les types de patrons de conception représentent les domaines d’application fondamentaux des design patterns qu’ils rassemblent.

Patrons de structure

Les structural patterns sont des modèles prêts à l’emploi pour les relations entre les classes. L’objectif est de parvenir à une abstraction qui puisse également communiquer avec d’autres approches : programmation d’interfaces par mots-clés.

Patrons de comportement

Les behavioral patterns permettent de modéliser les comportements d’un logiciel. Ces patrons simplifient les processus complexes de commande et de contrôle. Pour cela il est possible de choisir entre les algorithmes et les responsabilités des objets.

Patrons de création

Les creational patterns créent des objets qui permettent une représentation simplifiée du processus pour certaines instances. Ils fonctionnent indépendamment de la façon dont les objets individuels sont créés et représentés dans un logiciel.

Au fil du temps, cette catégorisation s’est enrichied’autres types de patrons de conception, qui n’entrent dans aucune des trois catégories mentionnées ci-dessus. Cela inclut des modèles de mapping objet-relationnel pour stocker les objets et leurs relations dans une base de données relationnelle.

Avantages et inconvénients de l’utilisation des design patterns

Avantages

La possibilité de recourir à des solutions qui ont fait leurs preuves permet une économie de temps et d’argent. Les équipes de développement n’ont pas à constamment réinventer la roue pour résoudre une sous-tâche, déjà résolue mille fois, dans une nouvelle séquence de programme. Les différents modèles portent généralement des noms issus d’un vocabulaire de conception commun, ce qui simplifie à la fois la discussion entre les développeurs et la communication avec l’utilisateur de la future solution. La documentation d’un logiciel est également simplifiée si des modules déjà documentés sont utilisés. Ces avantages s’appliquent ensuite également au maintien et au développement ultérieur d’un programme.

Inconvénients

L’utilisation de patrons de conception nécessite de solides connaissances. La disponibilité des patrons de conception peut également produire la fausse impression que tous les problèmes peuvent être résolus grâce à eux. Autrement dit, la créativité peut être limitée ainsi que la curiosité de chercher des nouvelles solutions (plus efficaces).

Quels sont les design patterns connus ?

Il existe plus de soixante-dix patrons de conception classés en différentes catégories. Les patrons de conception importants sont notamment (en gras dans l’explication = équivalent français) :

Patrons de création

  • Builder Pattern: le monteur de la catégorie des patrons de création sépare le développement des objets (complexes) de leurs représentations.
  • Factory Pattern: en tant que patron de création, le patron de méthode fabrique crée un objet en appelant une méthode au lieu d’un constructeur.
  • Singleton Pattern: en tant que patron de création, ce patron d’exemplaire unique garantit qu’un seul exemplaire d’un objet existe dans une classe. Il s’agit d’un patron universel.

Patrons de structure

  • Composite Pattern : un modèle de structure composite spécialement conçu pour traiter les structures dynamiques, notamment pour l’organisation des fichiers ou la compression des données.
  • Decorator Pattern : le décorateur intègre d’autres fonctionnalités ou responsabilités aux classes existantes
  • Facade Pattern : la façade fournit une interface avec d’autres (sous-)systèmes.

Patrons de comportement

  • Observer Pattern : l’observateur transmet les modifications apportées à un objet aux structures qui dépendent de l’objet original.
  • Strategy Pattern : le patron de stratégie définit une famille d’algorithmes interchangeables.
  • Visitor Pattern : le visiteur encapsule les opérations exécutables afin que de nouvelles opérations puissent être effectuées sans modifier les classes concernées.
Conclusion

Les design patterns sont des modèles préconçus qui permettent de résoudre des problèmes en utilisant des concepts qui ont fait leurs preuves. Le modèle est basé sur des design de logiciels existants et implique l’utilisateur d’une solution future dans le processus de conception. Les modèles de conception ne sont pas liés à un langage de programmation. Ils sont donc universels.


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