Применение шаблонов проектирования в разработке на PHP для складских систем

Разработчики часто сталкиваются с многократным решением аналогичных задач, так как необходимо создавать новый код с нуля, и в данном случае если он будет оформлен с соответствующей структурой либо будет определенный шаблон, то это значительно сократит время на написание кода. В связи с чем в данной статье автор решил исследовать общую характеристику PHP-шаблонов, необходимых для проектирования. Так как именно они оказались незаменимыми помощниками для разработчиков, помогая им быстрее решать сложные задачи, стоящие перед ними. Неоспоримо, шаблоны проектирования играют важную роль в разработке программного обеспечения. Они предоставляют общий язык и рекомендации для решения повторяющихся задач. В сфере PHP-разработки шаблоны проектирования становятся ключевыми факторами создания масштабируемого, легко поддерживаемого и многократно используемого кода. Шаблоны проектирования PHP – это краеугольные камни объектно-ориентированного программирования (ООП). Они прочно вошли в проекты, олицетворяющего современные концепции PHP и ООП, шаблоны проектирования стали незаменимыми инструментами для написания чистого и надежного кода. В данной статье также будут рассмотрены распространённые шаблоны, необходимые для программирования, в зависимости от задач, которые необходимо будет решить. Цель статьи является дача некоего руководства по применению шаблонов проектирования в PHP с целью повышения качества и эффективности кода. Методологией при написании данной статьи стали научные журналы, мнения ученых и специалистов в данной отрасли. Что в свою очередь помогло полноценно рассмотреть данную тему.

Аннотация статьи
программирование
шаблоны программирования
программирование складских систем
разработка на PHP
Ключевые слова

Введение

Шаблоны проектирования – это интегральная часть разработки программного обеспечения, предоставляющая готовые решения для распространенных проблем, возникающих в процессе создания приложений. Их можно рассматривать как способы для решения конкретных задач, которые легко адаптировать под нужды конкретного проекта.

В области программной инженерии шаблон проектирования представляет собой общее, многократно применяемое решение для часто встречающейся проблемы при разработке программного обеспечения. Эффективные объектно-ориентированные проекты должны быть легко масштабируемыми, обслуживаемыми и расширяемыми, и шаблоны проектирования на PHP могут значительно способствовать этим целям. Они не только помогают в решении проблем, но и обеспечивают оптимальный способ решения общих задач. Ниже в таблице будет представлена информация о преимуществах использования шаблонов проектирования в разработке на PHP.

Таблица 1

Преимущества шаблонов для проектирования

Преимущество

Описание

Помощь в решении повторяющихся задач.

Шаблоны проектирования PHP облегчают решение повторяющихся задач, с которыми сталкиваются разработчики в процессе работы.

Их применение способствует более эффективному взаимодействию между дизайнерами и разработчиками, упрощая обмен идеями.

Понятный код

Код, написанный с использованием шаблонов проектирования, легче понимать другим разработчикам, так как он соответствует установленным стандартам.

Ускоряют процесс разработки проектов

В силу того, что не нужно с нуля писать код, а можно использовать шаблон, в котором уже будет храниться общая информация, сотрудник сможет за один и тот же промежуток времени создать больше готового продукта.

Существует множество широко используемых шаблонов проектирования в PHP, которые могут быть применены для решения разнообразных задач. Они подразделяются на три основных типа: порождающие, структурные и поведенческие.

Порождающие шаблоны, как следует из названия, связаны с созданием объектов и обеспечивают способы создания объектов, отделенных от системы, которая их использует.

Структурные шаблоны упрощают проектирование, определяя способы организации взаимодействия между объектами.

Поведенческие шаблоны используются для управления взаимодействием, обязанностями и алгоритмами между объектами.

Таким образом, шаблоны проектирования в PHP представляют собой мощный инструмент для повышения эффективности разработки и обеспечения высокого качества кода.

Таблица 2

Шаблоны проектирования

Шаблон

Общая характеристика

Фабричный шаблон

Вместо того, чтобы создавать объект напрямую, можно сначала создать объект, который будет инициализировать другие объекты. Что в свою очередь позволит унифицировать логику создания объектов и повторно использовать ее в будущем.

Абстрактная модель фабричного шаблона

Суть данного шаблона заключается в том, что он представляет собой порождающий паттерн проектирования, позволяющий создавать семейства, связанных объектов, при этом не привязываясь к конкретным классам создаваемых объектов. Он включает в себя абстрактные продукты, определяющие связанные интерфейсы, и конкретные продукты, представляющие различные вариации абстрактных продуктов, и абстрактные фабрики, для создания различных абстрактных продуктов. Этот подход обладает рядом преимуществ:

  • Гарантирует совместимость создаваемых продуктов.
  • Избавляет клиентский код от привязки к конкретным классам продуктов.
  • Централизует код производства продуктов, облегчая поддержку программы.
  • Упрощает добавление новых продуктов в приложение.
  • Соблюдает принцип открытости/закрытости.

Строитель

Этот проектный паттерн предоставляет возможность создавать сложные объекты поэтапно. Строительный шаблон позволяет применять универсальный код для создания разнообразных объектов, обеспечивая при этом уникальные представления для каждого из них. Данный шаблон состоит из:

  • Интерфейса строителя, который определяет для всех строителей последовательность шагов в конструировании продуктов.
  • Конкретных строителей, в этих классах реализуются отдельные строительные шаги. Каждый строитель создает уникальные объекты, которые могут сильно отличаться друг от друга и не имеют общего интерфейса.
  • Продукта, то есть конечного объекта, созданного строителями.
  • Директора, который определяет порядок вызова строительных шагов для создания определенной конфигурации продукта.

Преимуществами данного подхода являются его постепенное создание продуктов, универсальность кода и изоляция от сложностей.

Прототип

Этот метод проектирования представляет собой инновационный подход, который позволяет создавать копии объектов, не вдаваясь в подробности их реализации. Данный шаблон имеет следующую структуру:

Интерфейс прототипов, суть данного структурного элемента заключается в том, что он определяет операции клонирования

Конкретный прототип, этот элемент реализует операцию клонирования самого себя.

Клиентский код, т.е. клиент создает копию объекта, обращаясь к нему через общий интерфейс прототипов.

Данный шаблон также обладает рядом преимуществ, к которым можно отнести следующие:

  • Отсутствие привязки к классам, что в свою очередь делает систему более гибкой и легкой для изменений в будущем.
  • Меньше повторяющегося кода, что улучшает читаемость и обслуживаемость кода.
  • Ускорение процесса создания объектов, что особенно важно в сценариях, где быстродействие является ключевым аспектом.
  • Наличие альтернативы подклассов, что может улучшить структуру программы и сделать ее более легкой для понимания и расширения.

Одиночка

Данный шаблон характерен единственным экземпляром. Это полезно, когда в системе нужен только один объект данного класса. Чтобы предотвратить явное создание объектов из класса, используется частный конструктор.

Структура данного шаблона состоит из самой одиночки. Так одиночка определяет статический метод getInstance, который возвращает единственный экземпляр своего класса.

Преимущества данного шаблона сводятся к следующим:

  • Гарантия наличия единственного экземпляра класса.
  • Предоставление к нему глобальной точки доступа.
  • Реализация отложенной инициализации объекта-одиночки.

Шаблон адаптера

Адаптер – это мост между двумя несовместимыми интерфейсами. Когда клиентский код ожидает один интерфейс, а есть объект с другим интерфейсом, следует использовать адаптер для приведения интерфейсов в соответствие. Что в свою очередь позволяет клиенту взаимодействовать с объектом, не зная о его внутренней реализации.

Мост 

Мост в свою очередь представляет структурный паттерн проектирования, необходимый для разделения классов на отдельные иерархии, что в свою очередь позволит изменять их независимо друг от друга. Структурными элементами являются:

Абстракция, которая содержит управляющую логику.

Реализация, которая задаёт общий интерфейс для всех реализаций.

Данный шаблон обладает следующими преимуществами:

  • Предоставляет возможность создавать платформо-независимые программы.
  • Скрывает лишние или опасные детали реализации от клиентского кода.
  • Реализует принцип открытости/закрытости.

Компоновщик

Этот паттерн дизайна представляет инновационный подход, который позволяет структурировать множество объектов в форму древовидной структуры и взаимодействовать с ней так, как если бы это был единый объект. Состоит из: компонента, листа, контейнера и клиента. К преимуществам данного паттерна можно отнести то, что он

  • Упрощает архитектуру клиента при работе со сложным деревом компонентов.
  • Облегчает добавление новых видов компонентов.

Шаблон декоратор для PHP

Шаблон декоратора используется, когда нужно изменить поведение объекта на лету, без изменения его класса, что позволяет избежать лишних наследований и создания большого количества подклассов.

Структурными элементами являются:

Компонент, который задает некий общий интерфейс оберток и оборачиваемых объектов;

Конкретный компонент, представляющий класс оборачиваемых элементов, и содержащий базовое поведение, которое потом изменяют декораторы, которые в свою очередь подразделятся на базовые и конкретные.

Непосредственно клиент, который сам может оборачивать простые компоненты и декораторы в другие декораторы, работая со всеми объектами через общий интерфейс компонентов.

Преимуществами данного класса шаблонов являются его большая гибкость, возможность добавления нескольких новых обязанностей в реальное время, возможность иметь несколько мелких объектов вместо одного объекта на все случаи жизни.

Фасад

Это структурный паттерн проектирования, который предоставляет простой интерфейс к сложной системе классов, библиотеке или фреймворку.

Структура состоит из фасадов, сложных подсистем и клиента.

Легковес

Этот паттерн проектирования предоставляет уникальный метод эффективного управления большим количеством объектов в условиях ограниченной оперативной памяти. Легковес позволяет сэкономить ресурсы, разделяя общее состояние между объектами, вместо того чтобы хранить одинаковые данные в каждом из них. Состоит он из самого легковеса, который содержит состояние, которое повторялось во множестве первоначальных объектов; контекста, который включает в себя "внешнюю" часть состояния, уникальную для каждого объекта; клиента, который сам вычисляет либо хранит контекст, то есть внешнее состояние легковесов; фабрики легковесов, которая необходима для управления процессом создания и повторного использования легковесов.

Заместитель

Заместитель представляет из себя структурный паттерн проектирования, который позволяет подставлять вместо реальных объектов специальные объекты-заменители. Структурными элементами данного паттерна являются интерфейс сервиса и сам сервис, заместитель и клиент. К преимуществам данного шаблона можно отнести:

  • Контроль сервисного объекта без участия клиента;
  • Работа с сервисным объектом, который может быть еще не созданным;
  • Контроль жизненных циклов объекта.

Шаблон наблюдателя в PHP

Наблюдатель – это шаблон, который используется для оповещения других частей системы о событиях, происходящих в определенных объектах.

Шаблон стратегии

Шаблон стратегии используется для определения семейства алгоритмов, инкапсулирования каждого из них и обеспечения их взаимозаменяемости. Это особенно полезно, когда требуется предоставить несколько способов выполнения действия и возможность переключения между ними во время выполнения

Цепочка обязанностей

Цепочка обязанностей является поведенческим паттерном проектирования, позволяющая передавать запросы по цепочки обработчиков, в связи с чем состоит из обработчиков, которые бывают базовыми и конкретными, а также в данной структуре может быть сам клиент. Данный паттерн обладает следующими преимуществами:

  • Уменьшает зависимость между клиентом и обработчиками.
  • Реализует принцип единственной обязанности.
  • Реализует принцип открытости/закрытости.

Снимок

Является также поведенческим паттерном проектирования, позволяющим сохранять и восстанавливать прошлые состояния объектов, не раскрывая подробностей их реализации. Представлен следующими структурными элементами: создателем, который сам может осуществлять снимки своего состояния, непосредственно снимка, который выражается в объекте данных, и содержит состояние создателя; а также опекуна, который необходим для того, чтобы делать снимки в случае необходимости их восстановления. К преимуществам следует отнести то, что он не нарушает инкапсуляции исходного объекта, а также упрощает структуру исходного объекта в силу того, что ему не нужно хранить всю историю версий своего состояния.

Итератор

Это поведенческий паттерн проектирования, который даёт возможность последовательно обходить элементы составных объектов, не раскрывая их внутреннего представления. Состоит из итератора, который описывает интерфейс для доступа и обхода элементов коллекции. Коллекции, описывающей интерфейс получения итератора из коллекции. Клиента, работающего со всеми объектами посредством существующих интерфейсов коллекции и итератора. В свою очередь данный паттерн обладает преимуществами, которые выражаются в том, что он может упрощать классы хранения данных, а также позволением одновременного перемещения по структуре данных в разные стороны.

Состояние

Этот паттерн проектирования позволяет объектам изменять своё поведение в зависимости от текущего состояния. Создается иллюзия изменения класса объекта извне. Структура паттерна представляет сам контекст, который хранит ссылку на объект состояния и делегирует ему часть работы, зависящей от состояний; Состояние, которое описывает общий интерфейс для всех конкретных состояний и сами конкретные состояния. К преимуществам шаблона можно отнести то, что он избавляет от множества больших условных операторов машины состояний; концентрирует в одном месте код, связанный с определённым состоянием; упрощает код контекста.

Посетитель

Это поведенческий паттерн проектирования, который позволяет добавлять в программу новые операции, не изменяя классы объектов, над которыми эти операции могут выполняться. Обладает этот шаблон следующими преимуществами:

  • Упрощает добавление операций, работающих со сложными структурами объектов.
  • Объединяет родственные операции в одном классе.
  • Посетитель может накапливать состояние при обходе структуры элементов [1-4].

Таким образом можно увидеть, что шаблоны проектирования представляют собой мощный инструмент для создания более поддерживаемого, гибкого и читаемого кода. Понимание и грамотное применение этих шаблонов может улучшить качество кода [5].

Управление представлением модели

Представление действует как графический интерфейс, модель – как серверная часть, а элемент управления – как адаптер. Здесь три части взаимосвязаны друг с другом. Он будет передавать данные и получать доступ к данным друг от друга.

Рис. Модель представления проекта

Далее когда речь идет о разработке в PHP, сравнение между ядром PHP и фреймворками подобно различию между решением математической задачи с помощью бумаги и ручки, а также с использованием калькулятора.

Сравнение разработки на базовом PHP можно сравнить с использованием бумаги и ручки. Подход такой же сложный, и только немногие специалисты могут создавать код, который эффективен и надежен. Основной недостаток ядра PHP заключается в том, что, когда разработчики создают свою логику с нуля, интеграция их решений становится сложной задачей. Поэтому многие разработчики предпочитают использовать инновационные фреймворки.

Наоборот, фреймворки, как калькулятор, делают процесс разработки доступным практически для всех. Новички и опытные разработчики могут легко писать код, используя надежные фреймворки. Фреймворки обеспечивают надежность, последовательность и экономию времени. Некоторые инновационные фреймворки предоставляют богатый набор функций, что позволяет разработчикам создавать веб-приложения на PHP, не начиная код с нуля. Фреймворки не делают работу за плохих разработчиков, но гарантируют качество и надежность при написании кода.

Таким образом, выбор между ядром PHP и фреймворками зависит от ваших потребностей и уровня опыта. Фреймворки обеспечивают эффективность и надежность, что делает их привлекательным выбором для большинства разработчиков [6-8].

Заключение

Таким образом в данной статье автором были исследованы существующие шаблоны для проектирования в PHP. Эти примеры охватывали разнообразные сценарии, начиная от использования шаблона фабрики для создания объектов до шаблона наблюдателя для обеспечения связи между компонентами приложения и одноэлементного шаблона для гарантирования единства между ними.

В связи с чем использование шаблонов проектирования в процессе разработки на PHP может приносить множество преимуществ. Это способствует более эффективному переиспользованию кода, обеспечивает гибкость и облегчает задачи по сопровождению приложения. В результате разработчики способны структурировать свой код более систематично и эффективно, что в конечном итоге повышает общее качество программного продукта.

Таким образом следует еще раз подчеркнуть, что использование шаблонов проектирования является ключевым аспектом в процессе разработки программного обеспечения. Этот инструментарий, несомненно, должен находиться в арсенале разработчиков, поскольку знание различных шаблонов и умение их применять позволяют создавать надежные и масштабируемые приложения, которые могут легко сопровождаться и развиваться в будущем.

Текст статьи
  1. An introduction to design patterns in php (and leveraging it in drupal) [Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.specbee.com/blogs/php-design-patterns-in-drupal-9.– (дата обращения 25.09.2023).
  2. Одиночка [Электронный ресурс] Режим доступа: https://refactoring.guru/ru/design-patterns/singleton.– (дата обращения 27.09.2023).
  3. PHP and Design Patterns: Implementing Common Patterns in PHP [Электронный ресурс] Режим доступа: https://reintech.io/blog/php-design-patterns-implementing-common-patterns.– (дата обращения 25.09.2023).
  4. Каталог паттернов проектирования [Электронный ресурс] Режим доступа: https://refactoring.guru/ru/design-patterns/catalog.– (дата обращения: 27.09.2023).
  5. Understanding Design Patterns in PHP: The Top 5 Patterns You Should Know [Электронный ресурс] Режим доступа: http://blog.online-php.com/2023/06/22/understanding-design-patterns-in-php-the-top-5-patterns-you-should-know/.– (дата обращения 25.09.2023).
  6. Design Patterns in PHP.[Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.tecklearn.com/programming-and-frameworks/design-patterns-in-php-2/.– (дата обращения 25.09.2023).
  7. How To Implement Design Patterns in PHP? .[Электронный ресурс] Режим доступа: https://www.edureka.co/blog/design-patterns-in-php/.– (дата обращения 25.09.2023).
  8. PHP design patterns in action: design patterns in PHP [Электронный ресурс] Режим доступа: https://programmerall.com/article/7596693658/.– (дата обращения 25.09.2023).
Список литературы