Паттерны проектирования в нотации языка UML

В сфере разработки программных систем наибольшее применение получили паттерны проектирования GoF, некоторые из них реализованы в популярных средах программирования. При этом паттерны проектирования могут быть представлены в наглядной форме с помощью рассмотренных обозначений языка UML.

Паттерн проектирования в контексте языка UML представляет собой параметризованную кооперацию вместе с описанием базовых принципов ее использования.

При изображении паттерна используется обозначение параметризованной кооперации языка UML (рис.9.8), которая обозначается пунктирным эллипсом. В правый верхний угол эллипса встроен пунктирный прямоугольник, в котором перечислены параметры кооперации, которая представляет тот или иной паттерн.

Рис. 9.8. Изображение паттерна в форме параметризованной кооперации

В последующем параметры паттерна могут быть заменены различными классами, чтобы получить реализацию паттерна в рамках конкретной кооперации. Эти параметры специфицируют используемые классы в форме ролей классов в рассматриваемой подсистеме. При связывании или реализации паттерна любая линия помечается именем параметра паттерна, которое является именем роли соответствующей ассоциации. В дополнение к диаграммам кооперации особенности реализации отдельных паттернов представляются с помощью диаграмм последовательности.

Паттерны проектирования позволяют решать различные задачи, с которыми постоянно сталкиваются проектировщики объектно-ориентированных приложений. Ниже представлен полный список паттернов проектирования GoF и краткое описание назначения каждого из них (таблица 9.1).

Таблица 9.1. Полный список паттернов проектирования GoF

№	Название паттерна	Перевод	Назначение паттерна
	Abstract Factory	Абстрактная фабрика	Предоставляет интерфейс для создания множества связанных между собой или независимых объектов, конкретные классы которых неизвестны.
	Adapter(синоним - Wrapper)	Адаптер (Обертка)	Преобразует существующий интерфейс класса в другой интерфейс, который понятен клиентам. При этом обеспечивает совместную работу классов, невозможную без данного паттерна из-за несовместимости интерфейсов.
	Bridge	Мост	Отделяет абстракцию класса от его реализации, благодаря чему появляется возможность независимо изменять то и другое.
	Builder	Строитель	Отделяет создание сложного объекта от его представления, позволяя использовать один и тот же процесс разработки для создания различных представлений.
	Chain of Responsibility	Цепочка обязанностей	Позволяет избежать жесткой зависимости отправителя запроса от его получателя, при этом объекты-получатели связываются в цепочку, а запрос передается по цепочке, пока какой-то объект его не обработает.
	Command	Команда	Инкапсулирует запрос в виде объекта, обеспечивая параметризацию клиентов типом запроса, установление очередности запросов, протоколирование запросов и отмену выполнения операций.
	Composite	Компоновщик	Группирует объекты в иерархические структуры для представления отношений типа "часть-целое", что позволяет клиентам работать с единичными объектами так же, как с группами объектов.
	Decorator	Декоратор	Применяется для расширения имеющейся функциональности и является альтернативой порождению подклассов на основе динамического назначения объектам новых операций.
	Facade	Фасад	Предоставляет единый интерфейс к множеству операций или интерфейсов в системе на основе унифицированного интерфейса для облегчения работы с системой.
	Factory Method	Фабричный метод	Определяет интерфейс для разработки объектов, при этом объекты данного класса могут быть созданы его подклассами.
	Flyweight	Приспособленец	Использует принцип разделения для эффективной поддержки большого числа мелких объектов.
	Interpreter	Интерпретатор	Для заданного языка определяет представление его грамматики на основе интерпретатора предложений языка, использующего это представление.
	Iterator	Итератор	Дает возможность последовательно перебрать все элементы составного объекта, не раскрывая его внутреннего представления.
	Mediator	Посредник	Определяет объект, в котором инкапсулировано знание о том, как взаимодействуют объекты из некоторого множества. Способствует уменьшению числа связей между объектами, позволяя им работать без явных ссылок друг на друга и независимо изменять схему взаимодействия.
	Memento	Хранитель	Дает возможность получить и сохранить во внешней памяти внутреннее состояние объекта, чтобы позже объект можно было восстановить точно в таком же состоянии, не нарушая принципа инкапсуляции.
	Observer	Наблюдатель	Специфицирует зависимость типа "один ко многим" между различными объектами, так что при изменении состояния одного объекта все зависящие от него получают извещение и автоматически обновляются.
	Prototype	Прототип	Описывает виды создаваемых объектов с помощью прототипа, что позволяет создавать новые объекты путем копирования этого прототипа.
	Proxy	Заместитель	Подменяет выбранный объект другим объектом для управления контролем доступа к исходному объекту.
	Singleton	Одиночка	Для выбранного класса обеспечивает выполнение требования единственности экземпляра и предоставления к нему полного доступа.
	State	Состояние	Позволяет выбранному объекту варьировать свое поведение при изменении внутреннего состояния. При этом создается впечатление, что изменился класс объекта.
	Strategy	Стратегия	Определяет множество алгоритмов, инкапсулируя их все и позволяя подставлять один вместо другого. При этом можно изменять алгоритм независимо от клиента, который им пользуется.
	Template Method	Шаблонный метод	Определяет структуру алгоритма, перераспределяя ответственность за некоторые его шаги на подклассы. При этом подклассы могут переопределять шаги алгоритма, не меняя его общей структуры.
	Visitor	Посетитель	Позволяет определить новую операцию, не меняя описаний классов, у объектов которых она вызывается.

В качестве примеров рассматриваются два паттерна проектирования, которые нашли наибольшее применение при проектировании программных систем: паттерны Фасад и Наблюдатель.