Design Patterns（設計模式）的起點

一切都源自於 Erich Gamma、Richard Helm、Ralph Johnson、John Vlissides（"Gang of Four", GOF, 四人幫）於 1994 年出版的書：「Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software」，書中討論：

描述對特定問題精簡優雅的解決方案，關於追求更高的軟體再利用性與彈性，以簡明易用的形式表達。

短短幾行到盡 Design Patterns 的功能。

在書中，作者提及受到建築家 Christopher Alexander 的 A Pattern Language 啟發，想要捕抓既有系統運用的模式，將其抽絲剝繭後，將每個情境下需要的模式記錄下來。透過學習這些模式，人們可以更容易地在設計複雜的程式時，避免讓系統走向不容易維護、擴充的局面，畢竟，在軟體的世界裡「變動」才是常態，不易擴充將耗費更多的時間好同時滿足新、舊需求。

我個人的理解，學習模式後理解在不同情境下，如何設計出具有著優點的程式，同時，能夠縮小缺點的影響，換句話說，試著從大局觀思考程式在完成時的「樣貌」，什麼才是好的結果？試著將這套想法運用在建築學，那冷氣發明前，各地區的房子因為氣候的不同在設計上有不同的巧思，就是因應不同情境下完成的樣貌。

Design Patterns 出版的時空背景

書中的範例主要使用 C++，部分段落使用 Smalltalk。這時我產生了一個疑惑，為什麼要使用 Smalltalk？以現在的眼光來看，使用 Java 或是 C# 來學習物件導向會是更舒服的選擇。

所以有必要了解書本出版時，目前主流語言的情況。

• C++
  • 誕生於1985年。
  • 1994年到2021年之間，推出六個穩定版，分別在 1998(C++98)、2003(C++03)、2011(C++11)、2014(C++14)、2017(C++17) 以及 2020(C++20)。
• Java
  • 抱歉，還沒出生，Java 誕生於1995年5月23日。
• C#
  • 抱歉，還沒出生，C# 誕生於2000年。
• JavaScript
  • 抱歉，還沒出生，Java 誕生於1995年12月4日。
• Python
  • 誕生於1991年。
• Ruby
  • 抱歉，還沒出生，Ruby 誕生於1995年12月。

從上面的清單，可以明白當時最穩定、具有生產力的物件導向語言，非 C++ 莫屬。

相較於現代，該書可能有的不適？

隨著時代演進，部分模式的概念、實作將會出現在語言的新標準內，當人們需要使用相關模式時，不用自己製作輪子，直接使用內建的函式或類別即可。最經典的便是 Iterator 模式，Java 已經有相似概念的內建類別（Collection 與 Iterator）。

另一點是語言會發佈新的標準，修補當下語言的缺陷。 C++ 已經經歷六次的改版，與 1994 年的 C++ 差很多，有些作法肯定與當時 C++ 的缺陷有關。最新版本的語言是否要完全運用呢？個人持保留態度。

所以，語言有缺陷囉？

啟發自一篇優文：設計模式其實是程式語言的缺陷？。

不要僵化地使用 Design Patterns 固有的解法，而是理解需求，在使用設計模式時，一併考慮程式語言的特性因事制宜。

對於這段深感認同，1994 年出版的書籍，肯定有一些語言限制導致開發上必須要使用特定的解來避開。假如使用不同的語言，一定要好好理解語言的特性，了解差異後，再試著將 Design Patterns 的精神表現出來。

拿網路遊戲的經驗，不同的武器有專屬的熟練度，該武器熟練度不夠的話，攻擊、使用招式時可能出現失誤。唯有提高熟練度才能百分之百地使用該招式。

後續的影響

對於特定的系統，開發出應對各種情況的處理手段。例如 Concurrency pattern 便是用來處理多執行緒的各種情況。

書中的組成

三大類、共 23 種模式：

• Creational patterns - 攸關物件的生成程序
  • Abstract factory
  • Builder
  • Factory method
  • Prototype
  • Singleton
• Structural patterns - 處理類別或物件的合成問題
  • Adapter
  • Bridge
  • Composite
  • Decorator
  • Facade
  • Flyweight
  • Proxy
• Behavioural patterns - 處理類別或物件之間的互動方式及責任分配
  • Chain of responsibility
  • Command
  • Interpreter
  • Iterator
  • Mediator
  • Memento
  • Observer
  • State
  • Strategy
  • Template method
  • Visitor

之後將依序介紹各種模式。