مقدمه

به‌نام خدا، سلام!

سیستم امتیازدهی و دریافت گواهی

تاریخچهٔ طراحی نرم‌افزار

چالش‌های نرم‌افزار مدرن

روش مبتنی بر الگو

الگوهای طراحی شیءگرایی

دانش پایه

اهداف فصل

الگوی طراحی Singleton

الگوی طراحی Iterator

الگوی طراحی Factory Method

ارسال کالا

الگوی طراحی Observer

الگوی طراحی Mediator

الگوی طراحی State

الگوی طراحی Strategy

آف

سیستم مانیتورینگ

الگوی طراحی Visitor

مساحت‌سنج

سیستم‌های پیچیده‌تر

الگوی طراحی Facade

الگوی طراحی Proxy

الگوی طراحی Command

الگوی طراحی Chain Of Responsibility

الگوی طراحی Template Method

محرّک

الگوی طراحی Adapter

الگوی طراحی Composite

الگوی طراحی Flyweight

تودولیست

الگوی طراحی Prototype

کپی‌گر

اصول SOLID

معرفی

اصل مسئولیت واحد

ریویو: SRP

اصل باز بسته

ریویو: OCP

اصل جایگزینی لیسکوف

ریویو: LSP

اصل جداسازی اینترفیس

ریویو: ISP

اصل وابستگی معکوس

ریویو: DIP

جمع‌بندی و بست‌پرکتیس‌ها

معماری لایه‌ای

معماری MVVM و MVC

تست‌نویسی و ماکینگ

بدل‌کاری

تله‌ها و Bad Smells

جمع‌بندی و ادامه مسیر

در دنیای وسیع توسعه نرم‌افزار، عبارت **«چرخ را دوباره اختراع نکن»** بسیار شنیده می‌شود. الگوهای طراحی که اغلب با نقشه‌های اولیه در ساختمان‌سازی مقایسه می‌شوند، به‌عنوان راه‌حل‌های استانداردشده‌ای عمل می‌کنند که برای رفع چالش‌های تکراری در طراحی نرم‌افزار، تکامل یافته‌اند. حال این سؤال پیش می‌آید که چگونه این الگوها، شناسایی و ایجاد شده‌اند؟

# چشم انداز تاریخی توسعه نرم‌افزار
دهه‌های ۵۰ و ۶۰ میلادی، سال‌های مهمی برای توسعهٔ نرم‌افزار بود. پیشگامانی با زبان‌هایی مانند *FORTRAN* یا *COBOL* کار می‌کردند و راه‌حل‌های مناسب برای مشکلات خاص می‌ساختند. در آن سال‌ها، پروژه‌های نرم‌افزاری نسبتاً کوچک بودند و استراتژی‌هایی که برای حل مسائل به کار می‌رفت، اغلب به‌صورت ابتکاری و بداهه بود.
با انتقال به دهه‌های ۸۰ و ۹۰ میلادی، نرم‌افزارها رفته‌رفته پیچیده‌تر شدند. تغییر از سیستم‌های ساده‌ی خط فرمان مانند *MS-DOS* به رابط‌های گرافیکی مانند ویندوز، نشان‌دهنده پیچیده‌تر شدن نرم‌افزارها می‌باشد. این پیچیدگی، چالش‌هایی را به همراه داشت که به چیزی بیش از راه‌حل‌های موقت و بداهه نیاز داشت.

# پیدایش راه حل‌های استاندارد
تصور کنید که می‌خواهید یک پازل را حل کنید. اگر قبلاً با معماهای مشابه روبه‌رو شده باشید، تشخیص الگوها و به‌کارگیری استراتژی‌های شناخته‌شده بسیار آسان‌تر است و در نتیجه می‌توانید پازل خود را به شکل ساده‌تری حل کنید. اساساً الگوهای طراحی نرم‌افزار به این شکل به وجود آمدند.

دو پیشرفت کلیدی که باعث رسمی شدن الگوهای طراحی شد:

- **الگوهای معماری**: از آن‌جایی که نرم‌افزارها، رفته‌رفته به یک جزء حیاتی کسب و کار و زندگی روزمره تبدیل شدند، نیاز مبرمی به راه‌حل‌های سازمان یافته‌تر و ساختاریافته‌تر وجود داشت که به کمک آن‌ها بتوان پروسه‌ی ایجاد نرم‌افزار را ساده‌تر کرد. این امر باعث ایجاد الگوهای معماری مانند مشتری-سرور *(Client-Server)* و معماری‌های لایه‌ای *(Layers)* شد که نحوهٔ تعامل اجزای نرم‌افزار را مشخص می‌کردند.
- **گروه چهار *(GoF)***: در سال ۱۹۹۴ میلادی، اتفاق مهمی در دنیای طراحی نرم‌افزار رخ داد. چهار نویسنده به نام‌های اریش گاما، ریچارد هلم، رالف جانسون و جان ولیسیدز کتاب «الگوهای طراحی: عناصر نرم‌افزار شی‌گرای قابل استفاده مجدد» را منتشر کردند. این کتاب ۲۳ الگوی اصلی طراحی را ارائه می‌کند و نقش بسیار مهمی در رسمی شدن الگوهای طراحی دارد. این الگوها جدید نبودند، اما این کتاب آن‌ها را در قالبی یکپارچه و منسجم ارائه کرد، به شکلی که تشخیص و اعمال این الگوها را برای توسعه‌دهندگان در سراسر جهان آسان‌تر می‌کرد.

# الگوها به‌عنوان پاسخی به چالش‌های تکراری
زیبایی الگوهای طراحی در کاربردی بودن آن‌ها نهفته است. این مطلب را با چند مثال واقعی بررسی می‌کنیم:

- **اینستاگرام**: قابلیت لایک اینستاگرام را در نظر بگیرید. وقتی عکسی را لایک می‌کنید، چند مؤلفهٔ سیستم باید به‌روزرسانی شوند: رابط کاربری و اعلان‌های صاحب عکس. برای سادگی در به‌روزرسانی این مؤلفه‌های سیستم می‌توان از الگوی *Observer* استفاده کرد. جایی که یک سوژه (عکس) فهرستی از وابستگان خود (اجزای مختلف سیستم) را نگه می‌دارد و آن‌ها را از هرگونه تغییر مطلع می‌کند.

- **پلتفرم‌های تجارت الکترونیک**: به سیستم پرداخت یک پلتفرم تجارت الکترونیک فکر کنید. روشی که به طور یکپارچه چندین درگاه پرداخت را ادغام می‌کند، با موجودی انبار سر و کار دارد و با رابط‌های کاربری تعامل می‌کند. طراحی این سیستم پیچیده و بزرگ، بدون الگوهای طراحی، کاری زمان‌بر و سخت خواهد بود. اما در همین سیستم می‌توان از الگوهایی مانند استراتژی *(Strategy)* برای انتخاب روش‌های پرداخت و واسطه *(Mediator)* برای مدیریت ارتباطات پیچیده‌ی بین اجزای سیستم استفاده کرد.

# تأثیر جامعه توسعه‌دهندگان
یکی از عوامل حیاتی که به تکامل و اصلاح الگوهای طراحی دامن زد، جامعهٔ توسعه‌دهندگان جهانی است؛ هنگامی‌که توسعه‌دهندگان شروع به استفاده از این الگوها کردند، بازخورد ارائه دادند، به استثنائات اشاره کردند، یا حتی تغییراتی را معرفی کردند که مناسب سناریوهای خاص باشد. این حلقهٔ بازخورد که در آن الگوها به‌طور مداوم اصلاح و بازتعریف می‌شدند، مخزن الگوی امروزی را غنی‌تر کرد.

الگوهای طراحی، بدون شک، صنعت نرم‌افزار را به شکل کنونی آن تبدیل کرده‌است. این الگوها واژگان مشترکی را ارائه می‌دهند و توسعه‌دهندگان را قادر می‌سازند تا به شکل ساده‌تری اجزای پیچیده‌ی سیستم را طراحی کنند. این الگوها، حاصل ساعت‌های بی‌شماری از حل مسائل هستند و راه‌حل‌های بسیار خوبی را برای چالش‌های همیشه در حال تکرار طراحی نرم‌افزار ارائه می‌دهند.

آموزش دیزاین پترن‌ها در پایتون