TASARIM DESENLERI(DESIGN PATTERN)

Yazan:Fatih KABAKCI

Yazılım sistemlerinin gelişmesi paralelinde bir takım akımlarında oluşmasına yol açmıştır. Programlama dillerinin ihtiyaca göre gelişimi ile daha büyük kodların oluşturduğu bilgisayar programlarının bakımı ve geliştirilmesi de zorlaşmaya başlamıştır. Programcılar zaman zaman aralarındaki iletişimi kuvvetlendirmek için, problemlere özgü ortak bir yazılım lehçesi aramıştır.

Özellikle Nesneye Yönelik Programlama(Object Oriented Programming - OOP) felsefesinin de etkin bir şekilde kullanılması ile, bu akım üzerinde tasarlanacak modelleri doğurmuştur. Yeni bir yazılım felsefesinin çıkıp çıkmama ihtiyacı bir kenara dursun, mevcut yazılım felsefeleri içerisinde bir takım tasarım modellerine ihtiyaç duyulduğu aşikar bir hale gelmiştir. İşte bu noktada orjinal adı Design Pattern, Türkçe Literatürümüzde ise Tasarım Desenleri, Tasarım Şablonları, Tasarım Kalıpları kavramları ile yazılımda bir standartlaşmaya doğru gitme, ortak bir yapı oluşturma fikri ve çözümü ortaya çıkmıştır.

Bu çözüm sayesinde daha esnek, bakımı ve geliştirmesi kolay programlar oluşturulması, program kodlarını yazan kişilerin dışındaki programcılarında, daha önceden doğru bir şekilde oluşturulmuş tasarım desenleri ile, zorlanmadan ilk kez gördüğü program kodlarına aşina olması, onu kolaylıkla okuması,geliştirebilmesi, yazılan program kodlarının tekrar edilmeden esnek bir şekilde kodlanması, yazılan kaynaklara kolaylıkla metot, sınıf ve arabirimler eklenebilmesi/çıkarılabilmesi hedeflenmektedir.

Tasarım Bozukluklarının Belirtileri

1. Rigidity - Değişmezlik: Yazılımın çok zor değişmesi anlamına gelir. Bir program kodundaki değişiklik, o yazılımın bir çok yerinin değişmesine neden oluyorsa, burada problem var demektir. Örnek olarak bir süper bir sınıftaki değişiklik yüzünden, kendisine bağlı tüm alt sınıfların bu değişikliğe maruz kalarak update edilmesi verilebilir.
2. Fragility - Kırılganlık: 1.belirti ile ilişkili olan kırılganlık, program kodundaki bir değişikliğin bir çok yere olan etkisinden bahseder. Özellikle de değişen bir alandaki kod, kendisi ile mantıksal bir ilişkisi olmayan başka bir değişen kod yüzünden etkileniyorsa, buradaki problem oldukça ciddidir ve fixlenmesi gerekmektedir. Öte yandan yapılacak her bir fix, başka bir problemide yeniden açığa çıkarma ihtimalini de yansıtmaktadır. Bu yüzden 2.prensip olan kırılganlığın yok denecek kadar az olmasına dikkat edilmelidir.
3. Immobility - Hareketsizlik: Program kodunun bir proje içerisinde sabit bir yerden kullanılması, diğer modüller tarafından kullanılmayacak halde olması anlamına gelir. Her defasında bir kodun bir çok yerde yeniden yazılmasına neden olarak, projeyi gereksiz bir çok koddan oluşturur.
4. Viscosity - Yapışkanlık: Program kodundaki bazı problemler çözümlenirken, yazılımın tasarımı göz ardı edilerek, tasarım dışındaki çözümlemeler yapılması anlamına gelir.

Tasarım Deseni Prensipleri(Design Pattern Principles)

1. SRP (The Single Responsibility Principle - Tek Bir Sorumluluk Prensibi), Bir sınıfın değişmesi için yalnızca tek bir neden olması gerekir. Örneğin herhangi bir bilgi taşıyan rapor kağıdı, içeriği ve formatı nedeniyle değişebilir. Ancak bu iki değişiklik birbirinden ayrı şeylerdir ve izole edilmesi gerekir. Rapordaki değişiklik aynı anda iki değişikliği kapsamamalıdır.
2. OCP (The Open Closed Principle - Açık Kapalı Prensibi), Bir sınıf davranışına, daha önceden yazılan kodu modifiye etmeden yeni bir özelliğin eklenmesi gerektiğini açıklar. Yazılımdaki esnekliğin bir örneğidir.
3. LSP (The Liskov Substitution Principle - Liskov Değişiklik Prensibi), Türeyen sınıfların üst sınıfları tarafından referans verilerek kullanılmasını açıklar.Örneğin A, B sınıfının süper sınıfı iken, B nesnesi return eden bir metodun, dönüş tipinin A olarak deklare edilmesi verilebilir.

   A getObject() {
     return new B();
   }
   

4. ISP (The Interface Segregation Principle - Arabirim Ayrıştırma Prensibi), Bu ilke arabirimleri uygulayan sınıfların gereksik metotları implement etmemesi gerektiğini açıklar. Bunun yerine iş parçacıklarının her birini arabirimlere ayırarak, sadece gerekli metotları içine alan bu arabirimlerin gerekli sınıflar tarafından implement edilmelidir.
5. DIP (The Dependency Inversion Principle - Bağımsızlık Prensibi), Program içerisinde tanımlanan alt ve üst seviye sınıfların birbirleri üzerindeki bağımlılıklarını ayırmak için, alt sınıfların bir interface implement etmesi, ve o arabiriminde üst sınıfa bir üye değişken olarak tanımlanması gerektiğini açıklar. Böylece alt sınıflar ne kadar çok artmaya devam etse de, hepsi bir interface çatısı altında toplanacağı için, üst sınıfın bundan hiç bir şekilde etkilenmemesi hedeflenmektedir.

Örnek Tasarım Desenleri

Tasarım desenleri yapılarına göre 3 farklı kategoriye ayrılmaktadır. Aşağıdaki her bir tasarım deseni(design pattern) ayrı bir makale olarak anlatıldıkça link verilerek renklendirilecektir.

• Yaradılış Desenleri - Creational Patterns
• Abstract Factory
• Builder
• Factory Method
• Prototype
• Singleton


• Yapısal Desenler - Structural Patterns
• Adapter
• Brigde
• Composite
• Decorator
• Extensibility
• Facade
• Flyweight
• Pipes and Filters
• Private Class Data
• Proxy


• Davranışsal Desenler - Behavioral Pattarns
• Chain of Responsibility
• Command
• Hierarchical Visitor
• Interpreter
• Iterator
• Mediator
• Memento
• Null Object
• Observer
• Protocol Stack
• Scheduled-Task
• Single-Serving Visitor
• Specification
• State
• Strategy
• Template Method
• Visitor

Yukarıdaki tasarım prensiplerine bağlı olarak Java Programlama Dili ile örnek bir uygulamayı inceleyelim.Örneğimizde bir Televizyon modelinin olduğunu ve kurulum teknolojilerine göre farklı tiplerde(Plasma,LCD,LED) bulunan televizyonların OOP içerisinde nasıl dağıldığını, tasarım kurallarına göre incelemeye çalışalım.

package Versions.V1;

/**
 * @author www.fatihkabakci.com
 * @summary The first Version of the class Television
 */
public abstract class Television {

   public void open() {

      System.out.println("Opened");
   }

   public void close() {

      System.out.println("Closed");
   }

   public abstract void connect();
}

class PlasmaTelevision extends Television {

   public void connect() {
      System.out.println("init A");
   }
}

class LCDTelevision extends Television {

   public void connect() {
      System.out.println("Setup B");
   }
}

class LEDTelevision extends Television {

   public void connect() {
      System.out.println("Construct C");
   }
}

package Versions.V2;

/**
 * @author www.fatihkabakci.com
 * @summary The Second Version of the class Television
 */

interface TVConnection {
   
   public void connect();
}

public abstract class Television {

   public void open() {

      System.out.println("Opened");
   }

   public void close() {

      System.out.println("Closed");
   }
}

class PlasmaTelevision extends Television implements TVConnection {

   public void connect() {
      System.out.println("init A");
   }
}

class LCDTelevision extends Television implements TVConnection {

   public void connect() {
      System.out.println("Setup B");
   }
}

class LEDTelevision extends Television implements TVConnection {

   public void connect() {
      System.out.println("Construct C");
   }
}

package Versions.V3;

/**
 * @author www.fatihkabakci.com
 * @summary The Last Version of the class Television
 */
abstract class Television {

   private TVConnection connector;

   public void open() {

      System.out.println("Opened");
   }

   public void close() {

      System.out.println("Closed");
   }

   public void connect() {

      connector.connect();
   }

   public void setConnect(TVConnection cable) {
      connector = cable;
   }
}

/*
 * TvConnection Interface
 */
interface TVConnection {

   public void connect();
}

class HDMICable implements TVConnection {

   public void connect() {

      System.out.println("init A");
   }
}

class PlasmaTelevision extends Television {

}

class LCDTelevision extends Television {

}

class LEDTelevision extends Television {

}

public class TvTest {
   public static void main(String args[]) {

      Television plasmaTv = new PlasmaTelevision();
      plasmaTv.setConnect(new HDMICable());
   }
}

main() metodu içerisindeki uygulamada ise, yeni bir Plasma Televizyon oluşturulmaktadır.plasmaTv adı verilen bu nesneye, HDMICable özelliği verilmektedir. Bu sayede sadece TvConnection ve onu uygulayan HDMICable ve uygulayacak diğer tipte kablo sınıfları arasında etkileşim olacaktır. Son versiyondaki bu örnek, tasarım prensiplerinin tümünü şu şekilde içermektedir.

1. SRP - TvConnection değişirse sadece kurulum nedeniyle değişir.
2. OCP - HDMICable sınıfına eklenecek bir metot, ekstradan hiç bir değişikliğe neden olmayacaktır.
3. LSP - Television plasmaTv = new PlasmaTelevision(); ifadesi ile plasmaTv nesnesinin bir Televizyon nesnesi olarak Plazma Televizyon olduğunu gösterir.
4. ISP - Tv kurulum modelini TVConnection ve HDMICable arabirimlerine ayrılmıştır. Böylelikle yapısal olmayan miras zorunluğu ortadan kalkmıştır.
5. DIP - Televizyon sınıfı içerisine eklenen connector kompositörü ile alt sınıflardaki değişiklik Television sınıfını etkilemeyecektir.