Design Pattern là gì và những điều không thể bỏ qua

Các chuyên gia phần mềm có thể đã quá quen thuộc với thuật ngữ “Design Pattern – Mẫu thiết kế” (sau đây viết tắt là DP), nhưng thực tế cũng còn khá nhiều nhiều người không biết Design Pattern là gì. Do đó, người ta thường không thấy được các DP có giá trị như thế nào và lợi ích nó mang lại cho quá trình phát triển phần mềm, đặc biệt là trong các lĩnh vực bảo trì và tái sử dụng mã ra sao. Hãy cùng tóm tắt các tính năng nổi bật của một DP điển hình và đi đến một định nghĩa để bạn sẽ biết DP là gì và bạn có thể mong đợi những gì khi kết hợp DP vào thiết kế của bạn.

Design Pattern là gì?

Design Pattern (DP) được định nghĩa là các giải pháp đã được thử nghiệm để giúp giải quyết các vấn đề về thiết kế. 

Các DP có nguồn gốc từ Christopher Alexander, một kỹ sư xây dựng đã đúc rút qua kinh nghiệm trong việc giải các vấn đề thiết kế vì chúng liên quan đến các tòa nhà và thị trấn. Alexander nhận ra rằng các cấu trúc thiết kế nhất định, khi được sử dụng hết lần này đến lần khác đều sẽ dẫn đến hiệu quả mong muốn. Ông đã ghi lại và công bố rộng rãi về kinh nghiệm này để những người khác có thể hưởng lợi. 

Khoảng năm 1994, các chuyên gia phần mềm đầu tiên đã bắt đầu kết hợp các nguyên tắc của Alexandre vào việc tạo ra tài liệu mẫu thiết kế ban đầu như một hướng dẫn cho các nhà phát triển mới. Sự việc này sau đó được lan rộng và đạt đến đỉnh cao, đưa ra 23 mẫu dựa trên kinh nghiệm của các tác giả tại thời điểm đó. Những mẫu này được chọn vì chúng đại diện cho các giải pháp cho các vấn đề phổ biến trong phát triển phần mềm.

Tóm lại, Design Pattern là một kỹ thuật trong lập trình hướng đối tượng, được các nhà nghiên cứu đúc kết và tạo ra các mẫu thiết kế chuẩn. Và DP không phải là một ngôn ngữ lập trình cụ thể nào cả, nó có thể sử dụng được trong hầu hết các ngôn lập trình có hỗ trợ OOP hiện nay.

Điều gì khiến Design Pattern trở nên quan trọng?

Như đã nói, DP đang được ứng dụng trong hầu hết các ngôn ngữ lập trình có hỗ trợ OOP hiện nay. Tại sao nó lại phổ biến đến vậy?

Design Pattern giúp ích trong “giao tiếp”, học tập và có cái nhìn sâu sắc hơn 

• Trong thập kỷ qua, các mẫu thiết kế đã trở thành một phần không thể thiếu trong kho kiến thức của các nhà phát triển. Điều này thực sự giúp ích trong “giao tiếp”, ở đây nhắc đến việc giao tiếp qua những dòng code. Người ta có thể dễ dàng nói với một nhà phát triển khác trong nhóm, rằng “tôi sử dụng DP Command ở đây” và nhà phát triển khác không chỉ có thể hiểu về cách thiết kế mà còn có thể dễ dàng tìm ra lý do tại sao người kia lại thiết kế như vậy. 
• Mẫu thiết kế thực sự giúp ích trong học tập. Đặc biệt. khi bạn là người mới trong một dự án. Bạn không tốn quá nhiều công sức để nghĩ về cách những người cũ đang làm với từng dòng code, thay vào đó bạn có thể hòa nhập nhanh hơn. Thêm vào đó, việc có một sự chỉ dẫn chuẩn mực (việc đi theo các DP) sẽ giúp bạn làm “đúng” được nhiều hơn.
• Ngoài ra, điều này giúp cung cấp cho các nhà phát triển có cái nhìn sâu sắc hơn về các phần của ứng dụng mà họ sử dụng của bên thứ 3 thiết kế.

Design Pattern giúp các nhà phát triển giảm đi sự khó khăn trong quá trình thiết kế hệ thống

• Phân tách hệ thống thành các đối tượng: Phần khó của Thiết kế hướng đối tượng là tìm ra các đối tượng phù hợp và phân tích để bóc tách một hệ thống. Trong mỗi bài toán, người thiết kế cần phải suy nghĩ về tính đóng gói, độ chi tiết, tính phụ thuộc, linh hoạt, hiệu suất, khả năng mở rộng, tái sử dụng và nhiều hơn thế nữa. Việc phải làm hài hòa tất cả những tính chất trên gây nhiều khó khăn trong quá trình phân tích, bóc tách một vấn đề. DP thực sự giúp giảm bớt sự trừu tượng, khiến việc thiết kế trở nên “giảm phần nào” sự khó khăn.
• Chỉ ra rõ ràng việc triển khai một đối tượng: Chúng ta nên triển khai một đối tượng như thế nào? Với một Interface có thể có nhiều lớp cụ thể có thể triển khai nó, mỗi lớp có thể có các cách triển khai rất khác nhau. Các mẫu thiết kế cung cấp những hướng dẫn tổng quát để có thể dẫn đến một bản Code thực sự tốt.
• Đảm bảo cơ chế tái sử dụng: Khi nào nên sử dụng tính Kế thừa, khi nào sử dụng Kỹ thuật Tổng hợp (Composition), khi nào nên sử dụng các kiểu tham số? Làm thế nào để đưa ra được quyết định thiết kế đúng trong trường hợp này? Một lập trình viên, khi cố gắng thiết kế để đảm bảo có thể tái sử dụng, có khả năng duy trì của mã nguồn, họ gặp phải rất nhiều câu hỏi như trên. Việc có hiểu biết về các mẫu thiết kế có thể thực sự có ích khi đưa ra các quyết định như vậy.

Việc phát triển (mở rộng, bảo trì) hệ thống trở nên dễ dàng hơn 

Mọi thứ đều có thể thay đổi, và việc phát triển phần mềm cũng không nằm ngoài quy luật trên, thậm chí việc thay đổi trong công nghệ còn diễn ra nhanh hơn nữa. Các thay đổi làm cho hệ thống phình to do các tính năng mới được thêm vào và bài toán hiệu năng cần được tối ưu.

Vậy làm thế nào để xây dựng phần mềm mà ảnh hưởng của những thay đổi này là nhỏ nhất? Việc hiểu được code (có thể được viết bởi người khác) đã khó và thay đổi code cũ mà không phát sinh các lỗi mới hoặc các bugs ko mong muốn lại càng khó khăn hơn.

Sẽ không có một kĩ thuật thần kỳ nào, nhưng việc dùng DP sẽ cung cấp các mẫu thiết kế có thể áp dụng vào thiết kế của bạn và giải quyết các vấn đề chung. Chúng không phải thư viện hay module. Chúng là những hướng dẫn để bạn tích hợp vào thiết kế để tạo nên các hệ thống hướng đối tượng linh hoạt và dễ bảo trì.

Để học được Design Pattern, bạn cần gì?

Cần khẳng định điều đầu tiên là DP không dành cho những bạn mới bắt đầu tìm hiểu về lập trình. Điều này không có nghĩa nếu bạn là người mới, bạn không được động vào DP, mà “dành cho” là khái niệm mà khi bạn tìm hiểu sâu, biết vận dụng nó trong các thiết kế của riêng mình. 

Để tìm hiểu và học được Design Pattern thì bạn phải nắm chắc được kiến thức OOP đặc biệt là về abstract class, interface và static.

Các loại Design Pattern

Cơ bản, DP được chia làm 3 dạng chính, tổng cộng 32 mẫu designs:

Note: Các DP đánh dấu (*) là các DP quan trọng (theo các nguồn tham khảo)

Creational Pattern (nhóm khởi tạo): 

Phục vụ trong việc khởi tạo đối tượng. Nhóm này gồm 9 mẫu design là:

• Abstract Factory. + Prototype
• *Builder. + Simple Factory
• *Factory Method. + *Singleton
• Multiton. + Static Factory
• Pool.

Structural (nhóm cấu trúc): 

Giúp thiết lập, định nghĩa quan hệ giữa các đối tượng. Nhóm này gồm 11 mẫu design là:

• *Adapter/ Wrapper. + *Facade
• Bridge. + Fluent Interface
• Composite. + Flyweight
• Data Mapper. + Registry
• Decorator. + Proxy
• Dependency Injection.

Behavioral patterns (nhóm ứng xử): 

Tập trung thực hiện các hành vi của đối tượng. Gồm 12 mẫu design là

• Chain Of Responsibilities. + *Observer
• Command. + Specification
• Iterator. + *State
• Mediator. + *Strategy
• Memento. + Template Method
• Null Object. + Visitor

Bạn có hứng thú với Design Pattern?

Với nhà thiết kế, để có được một thiết kế tốt nói chung và hiểu, vận dụng được Design Patterns nói riêng, họ sẽ cần thực tiễn công việc để có thể đi sâu vào các vấn đề và hiểu thông qua các ví dụ code cụ thể hơn là việc học lý thuyết.

Design Pattern đang dần trở nên vô cùng quan trọng. Nhưng việc học, hiểu và thành thạo được những mẫu thiết kế trên không phải là điều dễ dàng.

Nhưng trên con đường thành công, người có được sự đột phá sẽ trở nên khác biệt. Vậy tại sao không thử sức mình với Design Pattern, với việc nghiên cứu, nắm chắc lý thuyết, cùng với sự kiên trì thực hành, việc thành thạo được các mẫu thiết kế trên để vận dụng trong thiết kế của riêng bạn? Điều đó sẽ là điểm cộng vô cùng lớn cho bạn trong mắt những nhà tuyển dụng.

Vậy có nên thử?

Tham khảo:

• https://blogs.agilefaqs.com
• https://viblo.asia
• https://toidicode.com
• https://medium.com

Author: Hoàng Mạnh Linh

Bạn có thể xem thêm tìm hiểu về Design Pattern qua video tại đây

Đọc thêm các bài chia sẻ tại đây.