وبلاگ
الگوهای طراحی (Design Patterns) در جاوا اسکریپت برای کدنویسی بهتر
فهرست مطالب
“تسلط به برنامهنویسی پایتون با هوش مصنوعی: آموزش کدنویسی هوشمند با ChatGPT”
"تسلط به برنامهنویسی پایتون با هوش مصنوعی: آموزش کدنویسی هوشمند با ChatGPT"
"با شرکت در این دوره جامع و کاربردی، به راحتی مهارتهای برنامهنویسی پایتون را از سطح مبتدی تا پیشرفته با کمک هوش مصنوعی ChatGPT بیاموزید. این دوره، با بیش از 6 ساعت محتوای آموزشی، شما را قادر میسازد تا به سرعت الگوریتمهای پیچیده را درک کرده و اپلیکیشنهای هوشمند ایجاد کنید. مناسب برای تمامی سطوح با زیرنویس فارسی حرفهای و امکان دانلود و تماشای آنلاین."
ویژگیهای کلیدی:
بدون نیاز به تجربه قبلی برنامهنویسی
زیرنویس فارسی با ترجمه حرفهای
۳۰ ٪ تخفیف ویژه برای دانشجویان و دانش آموزان
0 تا 100 عطرسازی + (30 فرمولاسیون اختصاصی حامی صنعت)
دوره آموزش Flutter و برنامه نویسی Dart [پروژه محور]
دوره جامع آموزش برنامهنویسی پایتون + هک اخلاقی [با همکاری شاهک]
دوره جامع آموزش فرمولاسیون لوازم آرایشی
دوره جامع علم داده، یادگیری ماشین، یادگیری عمیق و NLP
دوره فوق فشرده مکالمه زبان انگلیسی (ویژه بزرگسالان)
شمع سازی و عودسازی با محوریت رایحه درمانی
صابون سازی (دستساز و صنعتی)
صفر تا صد طراحی دارو
متخصص طب سنتی و گیاهان دارویی
متخصص کنترل کیفی شرکت دارویی
مقدمهای بر الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت
در دنیای پیچیده و پویای توسعه نرمافزار، نوشتن کدی که نه تنها کار کند بلکه قابل نگهداری، مقیاسپذیر و قابل فهم برای سایر توسعهدهندگان نیز باشد، یک چالش همیشگی است. اینجاست که مفهوم “الگوهای طراحی” (Design Patterns) وارد میشود. الگوهای طراحی، راهکارهای اثباتشده و عمومی برای حل مسائل متداول در طراحی نرمافزار هستند که توسط متخصصان صنعت نرمافزار توسعه یافتهاند. این الگوها، زبان مشترکی را برای توسعهدهندگان فراهم میکنند تا بتوانند در مورد مسائل طراحی و راهحلهای آنها با یکدیگر ارتباط برقرار کنند.
جاوا اسکریپت، به عنوان زبان اصلی توسعه وب و اکوسیستمهای متنوعی مانند Node.js، ری اکت نیتیو و الکترون، نقش محوری در توسعه نرمافزارهای مدرن ایفا میکند. ماهیت پویا، مبتنی بر پروتوتایپ و فانکشنال جاوا اسکریپت، فرصتها و چالشهای منحصربهفردی را برای پیادهسازی الگوهای طراحی ارائه میدهد. در حالی که بسیاری از الگوهای طراحی ریشه در زبانهای شیءگرای کلاسیک مانند جاوا و C++ دارند، میتوان آنها را با موفقیت در جاوا اسکریپت نیز به کار برد، با این تفاوت که گاهی اوقات نیاز به تطبیق با ویژگیهای خاص این زبان دارند.
هدف از این مقاله، کاوش عمیق در الگوهای طراحی مختلف و چگونگی پیادهسازی موثر آنها در جاوا اسکریپت است. ما نه تنها به معرفی الگوهای کلیدی خواهیم پرداخت، بلکه نمونه کدهای عملی جاوا اسکریپت، مزایا و معایب هر الگو و سناریوهای کاربردی آنها را نیز بررسی خواهیم کرد. با درک و بهکارگیری این الگوها، توسعهدهندگان جاوا اسکریپت میتوانند کیفیت کد خود را به طرز چشمگیری بهبود بخشیده، پیچیدگیهای سیستم را مدیریت کرده و راه را برای ساخت نرمافزارهای قویتر و منعطفتر هموار سازند. این دانش نه تنها برای برنامهنویسان باتجربه که به دنبال ارتقاء مهارتهای خود هستند مفید است، بلکه برای تازهکارانی که میخواهند بنیادی قوی در مهندسی نرمافزار ایجاد کنند نیز ضروری است.
چرا الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت اهمیت دارند؟
جاوا اسکریپت به دلیل ماهیت انعطافپذیر و پویا خود، گاهی اوقات میتواند منجر به کدهای نامنظم و دشوار برای نگهداری شود، به خصوص در پروژههای بزرگ و پیچیده. استفاده از الگوهای طراحی به توسعهدهندگان کمک میکند تا با ارائه راهکارهای ساختاریافته و از پیش تعریفشده برای مسائل رایج، این چالشها را برطرف کنند. در اینجا به دلایل کلیدی اهمیت الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت میپردازیم:
- قابلیت استفاده مجدد (Reusability): الگوهای طراحی راهکارهای اثباتشدهای را ارائه میدهند که میتوانند در موقعیتهای مختلف مجدداً استفاده شوند. این کار از اختراع مجدد چرخ جلوگیری کرده و به توسعه سریعتر و کارآمدتر کمک میکند. به جای نوشتن کد جدید برای هر مسئله، میتوان از یک الگوی موجود استفاده کرد و آن را برای نیازهای خاص تطبیق داد.
- قابلیت نگهداری (Maintainability): کدی که بر اساس الگوهای طراحی شناختهشده نوشته شده باشد، برای توسعهدهندگانی که با این الگوها آشنا هستند، قابل درکتر و آسانتر برای نگهداری است. این امر به کاهش زمان و تلاش مورد نیاز برای رفع اشکال و اضافه کردن ویژگیهای جدید کمک میکند. الگوها یک ساختار پیشبینیپذیر را فراهم میکنند.
- مقیاسپذیری (Scalability): سیستمهایی که با استفاده از الگوهای طراحی ساخته میشوند، معمولاً مقیاسپذیرتر هستند. الگوها به جداسازی نگرانیها (Separation of Concerns) و کاهش وابستگیهای متقابل بین بخشهای مختلف کد کمک میکنند، که این امر اضافه کردن قابلیتهای جدید و مدیریت رشد سیستم را آسانتر میسازد.
- خوانایی و درک بهتر (Readability and Understanding): الگوها یک زبان مشترک را بین توسعهدهندگان فراهم میکنند. وقتی یک توسعهدهنده از الگوی Singleton یا Observer در کد خود استفاده میکند، سایر اعضای تیم به سرعت میتوانند ساختار و هدف آن بخش از کد را درک کنند، بدون نیاز به کاوش عمیق در جزئیات پیادهسازی.
- کاهش بدهی فنی (Reducing Technical Debt): با استفاده از الگوهای طراحی، میتوان از ایجاد راهحلهای موقتی و غیراستاندارد که در بلندمدت منجر به بدهی فنی میشوند، جلوگیری کرد. الگوها به تشویق تفکر عمیقتر در مورد طراحی کمک میکنند و منجر به کدی با کیفیت بالاتر میشوند.
- افزایش انعطافپذیری (Increased Flexibility): بسیاری از الگوها به گونهای طراحی شدهاند که سیستم را در برابر تغییرات آینده منعطفتر کنند. به عنوان مثال، الگوی Strategy به شما امکان میدهد تا الگوریتمهای مختلف را بدون تغییر کد اصلی کلاینت، تعویض کنید.
- بهرهوری بیشتر (Improved Efficiency): با داشتن راهکارهای اثباتشده در دسترس، توسعهدهندگان میتوانند زمان کمتری را صرف یافتن راهحلهای اصلی برای مسائل رایج کنند و زمان بیشتری را به حل مشکلات خاص و پیچیدهتر کسبوکار اختصاص دهند.
- استانداردسازی (Standardization): الگوها به ایجاد یک استاندارد در طراحی و پیادهسازی کمک میکنند، که این امر به خصوص در تیمهای بزرگ که چندین توسعهدهنده روی یک پروژه کار میکنند، بسیار مفید است. این استانداردسازی به تضمین یکنواختی و کیفیت در سراسر کدبیس کمک میکند.
- حل مشکلات تکراری (Solving Recurring Problems): الگوهای طراحی دقیقاً برای حل مشکلات تکراری که توسعهدهندگان در طول فرآیند توسعه با آنها مواجه میشوند، ابداع شدهاند. به جای اینکه هر بار با یک مشکل مشابه دست و پنجه نرم کنیم، میتوانیم از یک راهحل شناختهشده و بهینه استفاده کنیم.
در نهایت، یادگیری و بهکارگیری الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت فقط در مورد نوشتن کد بهتر نیست، بلکه در مورد تبدیل شدن به یک مهندس نرمافزار ماهرتر است که میتواند سیستمهایی با طراحی قوی، پایدار و قابل انطباق با نیازهای در حال تغییر توسعه دهد.
دستهبندی الگوهای طراحی
الگوهای طراحی معمولاً بر اساس هدف یا کاری که انجام میدهند به سه دسته اصلی تقسیم میشوند. این دستهبندی اولین بار توسط “Gang of Four” (GoF) در کتاب معروفشان “Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software” معرفی شد و به عنوان یک استاندارد در جامعه مهندسی نرمافزار پذیرفته شده است. درک این دستهبندیها به شما کمک میکند تا الگوی مناسب را برای مسئلهای که با آن روبرو هستید، انتخاب کنید:
-
الگوهای سازنده (Creational Patterns)
این الگوها به فرآیند ایجاد اشیاء (Objects) میپردازند. آنها به شما کمک میکنند تا اشیاء را به روشی انعطافپذیر و کنترلشده ایجاد کنید، به گونهای که جزئیات ساختار اشیاء از کدی که از آنها استفاده میکند، پنهان بماند. این کار باعث کاهش وابستگی بین سیستم و نحوه ایجاد، ترکیب و نمایش اشیاء آن میشود.
- Singleton: تضمین میکند که یک کلاس فقط یک نمونه (instance) داشته باشد و یک نقطه دسترسی عمومی به آن را فراهم میکند.
- Factory Method: یک واسط (interface) برای ایجاد اشیاء تعریف میکند، اما اجازه میدهد کلاسهای فرزند (subclasses) نوع دقیق شیء را که باید ایجاد شود، مشخص کنند.
- Abstract Factory: واسطی برای ایجاد خانوادهای از اشیاء مرتبط یا وابسته بدون تعیین کلاسهای دقیق آنها فراهم میکند.
- Builder: ساخت یک شیء پیچیده را از نمایش آن جدا میکند تا فرآیند ساخت یکسان بتواند نمایشهای مختلفی را ایجاد کند.
- Prototype: اشیاء جدید را با کپی کردن یک نمونه موجود ایجاد میکند.
-
الگوهای ساختاری (Structural Patterns)
این الگوها به ترکیب کلاسها و اشیاء برای ایجاد ساختارهای بزرگتر و پیچیدهتر کمک میکنند. آنها بر روی نحوه سازماندهی اشیاء برای تشکیل ساختارهای بزرگتر با حفظ انعطافپذیری و کارایی تمرکز دارند. این الگوها به شما نشان میدهند که چگونه کلاسها و اشیاء را به هم متصل کنید تا یک هدف بزرگتر را برآورده سازند.
- Adapter: واسط یک کلاس را به واسط دیگری تبدیل میکند که کلاینت انتظار دارد. آداپتور به کلاسهایی که به دلیل واسطهای ناسازگار نمیتوانستند با هم کار کنند، اجازه میدهد با هم کار کنند.
- Decorator: مسئولیتهای اضافی را به صورت پویا به یک شیء متصل میکند. دکوراتورها جایگزین منعطفی برای وراثت (subclassing) برای گسترش عملکرد فراهم میکنند.
- Facade: یک واسط یکپارچه برای مجموعهای از واسطها در یک زیرسیستم فراهم میکند. Facade یک واسط سطح بالاتر تعریف میکند که استفاده از زیرسیستم را آسانتر میکند.
- Proxy: یک جانشین (placeholder) یا واسطه برای یک شیء دیگر فراهم میکند تا دسترسی به آن را کنترل کند.
- Bridge: یک انتزاع (abstraction) را از پیادهسازی آن جدا میکند تا هر دو بتوانند مستقل از یکدیگر تغییر کنند.
- Composite: اشیاء را در ساختارهای درختی ترکیب میکند تا بتوان کلها و بخشها را به طور یکسان دستکاری کرد.
- Flyweight: راهکاری برای اشتراکگذاری مؤثر تعداد زیادی از اشیاء ریزدانه (fine-grained objects) است.
-
الگوهای رفتاری (Behavioral Patterns)
این الگوها به ارتباطات بین اشیاء و مسئولیتهای آنها میپردازند. آنها بر روی نحوه تعامل اشیاء و توزیع مسئولیتها بین آنها تمرکز دارند. این الگوها رفتارها و الگوریتمهای مختلف را انتزاعی میکنند و نحوه تخصیص مسئولیتها را بین اشیاء توضیح میدهند.
- Observer: یک وابستگی یک به چند بین اشیاء تعریف میکند به طوری که وقتی یک شیء وضعیت خود را تغییر میدهد، تمام وابستگان آن به طور خودکار مطلع و بهروزرسانی میشوند.
- Strategy: خانوادهای از الگوریتمها را تعریف میکند، هر یک را کپسوله میکند و آنها را قابل تعویض میکند. Strategy به الگوریتم اجازه میدهد مستقل از کلاینتهایی که از آن استفاده میکنند، تغییر کند.
- Command: یک درخواست را به عنوان یک شیء کپسوله میکند، که این امر به شما امکان میدهد کلاینتها را با درخواستهای مختلف پارامترسازی کنید، درخواستها را در صف قرار دهید یا لاگ کنید، و عملیات قابل بازگشت (undoable operations) را پشتیبانی کنید.
- Iterator: راهی برای دسترسی متوالی به عناصر یک شیء مجموعهای (aggregation object) بدون افشای نمایش زیرین آن فراهم میکند.
- Chain of Responsibility: یک زنجیره از اشیاء را برای پردازش یک درخواست ایجاد میکند.
- Mediator: ارتباط پیچیده بین اشیاء را کپسوله میکند.
- Memento: وضعیت داخلی یک شیء را ذخیره و بازیابی میکند.
- State: به یک شیء اجازه میدهد رفتار خود را هنگام تغییر وضعیت داخلی تغییر دهد.
- Template Method: اسکلت یک الگوریتم را در یک متد تعریف میکند، به کلاسهای فرزند اجازه میدهد مراحل خاصی از الگوریتم را بازتعریف کنند.
- Visitor: یک عملیات جدید را به یک ساختار شیء اضافه میکند بدون تغییر کلاسهای اشیایی که عملیات را روی آنها انجام میدهد.
در ادامه، به بررسی برخی از مهمترین و پرکاربردترین الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت خواهیم پرداخت.
الگوهای سازنده (Creational Patterns) در جاوا اسکریپت
الگوهای سازنده، همانطور که از نامشان پیداست، به فرآیند ساخت اشیاء میپردازند. هدف اصلی آنها جدا کردن فرآیند ایجاد اشیاء از کدی است که از آنها استفاده میکند، به طوری که انعطافپذیری و قابلیت استفاده مجدد افزایش یابد. در جاوا اسکریپت، که مفهوم کلاسها (پیش از ES6) و وراثت کلاسیک با زبانهای دیگر متفاوت بوده و بر پایه پروتوتایپ استوار است، این الگوها میتوانند به شکلهای مختلفی پیادهسازی شوند.
الگوی Singleton
تعریف
الگوی Singleton تضمین میکند که یک کلاس فقط یک نمونه (instance) داشته باشد و یک نقطه دسترسی سراسری (global point of access) به آن نمونه را فراهم میکند. این الگو زمانی مفید است که دقیقاً به یک شیء برای هماهنگی اقدامات در سراسر سیستم نیاز داشته باشید، مانند یک مدیر لاگ (logger manager)، یک شیء پیکربندی (configuration object) یا یک استخر اتصال به پایگاه داده (database connection pool).
مشکلاتی که حل میکند
- اطمینان از وجود فقط یک نمونه از یک کلاس.
- فراهم کردن یک نقطه دسترسی عمومی و کنترلشده به آن نمونه.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، با توجه به ماهیت ماژولار و مبتنی بر بستهبندی، پیادهسازی Singleton میتواند به سادگی استفاده از یک ماژول باشد که تنها یک شیء را export میکند، یا با استفاده از یک closure و یک متغیر برای نگهداری نمونه یگانه. رویکرد ماژول، که با ES6 به صورت بومی پشتیبانی میشود، اغلب سادهترین و تمیزترین راه است.
// رویکرد با ماژول ES6 (محبوبترین در جاوا اسکریپت مدرن)
// configService.js
const config = {
apiKey: 'your_api_key_123',
baseURL: 'https://api.example.com'
};
const getConfig = () => config;
// این ماژول فقط یک بار بارگذاری میشود و همیشه همان شیء config را برمیگرداند.
export default getConfig();
// رویکرد با استفاده از IIFE و Closure
const ConfigService = (function() {
let instance;
function init() {
// خصوصی: شامل مقادیر پیکربندی
const config = {
apiKey: 'another_api_key',
baseURL: 'https://another-api.com'
};
return {
getConfig: () => config,
updateConfig: (newConfig) => {
Object.assign(config, newConfig);
}
};
}
return {
getInstance: function() {
if (!instance) {
instance = init();
}
return instance;
}
};
})();
// استفاده:
// import configService from './configService'; // برای رویکرد ماژول
// console.log(configService.apiKey);
const service1 = ConfigService.getInstance();
const service2 = ConfigService.getInstance();
console.log(service1 === service2); // true
console.log(service1.getConfig().apiKey); // another_api_key
service1.updateConfig({ apiKey: 'updated_key' });
console.log(service2.getConfig().apiKey); // updated_key (همان شیء تغییر یافته است)
مزایا
- کنترل دقیق بر نمونهسازی: تضمین میکند که تنها یک نمونه از یک کلاس وجود دارد.
- دسترسی جهانی: یک نقطه دسترسی شناختهشده برای شیء ارائه میدهد.
- مدیریت منابع: برای منابعی مانند استخر اتصالات پایگاه داده یا مدیران پیکربندی که باید تنها یک نمونه از آنها وجود داشته باشد، بسیار مفید است.
معایب
- تستپذیری دشوار: چون Singletonها وضعیت جهانی (global state) ایجاد میکنند، تست واحد (unit testing) آنها دشوار میشود.
- نقض اصل تک مسئولیت (Single Responsibility Principle): یک کلاس Singleton هم مسئولیت نگهداری منطق کسبوکار را دارد و هم مسئولیت کنترل ایجاد نمونه خود را.
- ایجاد وابستگیهای پنهان: استفاده گسترده از Singletonها میتواند وابستگیهای پنهان در سیستم ایجاد کند که درک و نگهداری آنها را دشوار میکند.
- ضد الگو در موارد خاص: در محیطهای مدرن جاوا اسکریپت با تزریق وابستگی (Dependency Injection) و ماژولها، گاهی اوقات استفاده مستقیم از Singleton به عنوان یک الگو میتواند به عنوان یک ضد الگو (anti-pattern) در نظر گرفته شود.
الگوی Factory Method
تعریف
الگوی Factory Method یک واسط (interface) برای ایجاد اشیاء تعریف میکند، اما به زیرکلاسها (subclasses) اجازه میدهد که نوع دقیق شیئی که باید ایجاد شود را مشخص کنند. این الگو، فرآیند نمونهسازی را از کلاسی که از شیء استفاده میکند جدا میکند و به آن انعطافپذیری بیشتری در انتخاب نوع شیء برای ایجاد میدهد.
مشکلاتی که حل میکند
- ایجاد اشیاء بدون نیاز به تعیین کلاس دقیق آنها.
- کاهش وابستگیهای بین کد کلاینت و کلاسهای کانکریت (concrete classes) اشیاء ایجاد شده.
- متمرکز کردن منطق ایجاد اشیاء.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، Factory Method معمولاً به شکل یک تابع یا متد پیادهسازی میشود که بر اساس ورودیهای مشخص، نمونههای مختلفی از یک خانواده از اشیاء را برمیگرداند.
// کلاسهای پایه محصولات
class Car {
constructor(options) {
this.doors = options.doors || 4;
this.engine = options.engine || 'V6';
}
drive() {
console.log(`Driving a car with ${this.engine} engine.`);
}
}
class Truck {
constructor(options) {
this.capacity = options.capacity || '1 ton';
this.wheels = options.wheels || 6;
}
load() {
console.log(`Loading the truck with ${this.capacity} capacity.`);
}
}
// Factory Method
class VehicleFactory {
createVehicle(type, options) {
switch (type) {
case 'car':
return new Car(options);
case 'truck':
return new Truck(options);
default:
throw new Error('Unknown vehicle type');
}
}
}
// استفاده
const factory = new VehicleFactory();
const myCar = factory.createVehicle('car', { engine: 'V8' });
myCar.drive(); // Driving a car with V8 engine.
const myTruck = factory.createVehicle('truck', { capacity: '5 tons' });
myTruck.load(); // Loading the truck with 5 tons capacity.
const defaultCar = factory.createVehicle('car', {});
defaultCar.drive(); // Driving a car with V6 engine.
مزایا
- کاهش وابستگی (Decoupling): کد کلاینت را از جزئیات ایجاد اشیاء جدا میکند.
- انعطافپذیری: اضافه کردن انواع جدید محصولات بدون تغییر کد کلاینت آسان است.
- تمرکز منطق: منطق ایجاد اشیاء در یک مکان متمرکز میشود.
معایب
- پیچیدگی: برای مسائل ساده ممکن است باعث افزایش پیچیدگی شود.
- افزایش تعداد کلاسها/فانکشنها: ممکن است نیاز به تعریف Factoryهای جداگانه برای هر نوع محصول یا هر خانواده محصول باشد.
الگوی Builder
تعریف
الگوی Builder به شما امکان میدهد اشیاء پیچیده را مرحله به مرحله بسازید. این الگو، فرآیند ساخت یک شیء را از نمایش نهایی آن جدا میکند، به طوری که بتوانید با همان فرآیند ساخت، نمایشهای مختلفی از شیء را ایجاد کنید. این الگویی برای ساخت اشیاء است که تعداد زیادی پارامتر سازنده (constructor parameters) یا پیکربندیهای مختلف دارند.
مشکلاتی که حل میکند
- سادهسازی ساخت اشیاء با تعداد زیادی پارامتر اختیاری.
- جدا کردن منطق ساخت از منطق کسبوکار شیء.
- امکان ساخت اشیاء با ترکیبات مختلف از اجزا.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، Builder معمولاً با استفاده از متدهای زنجیرهای (chainable methods) پیادهسازی میشود که هر متد، قسمتی از شیء را تنظیم کرده و سپس `this` (نمونه فعلی Builder) را برمیگرداند تا متدهای دیگر نیز قابل فراخوانی باشند. در پایان، یک متد `build()` شیء نهایی را برمیگرداند.
// کلاس محصول: User
class User {
constructor(username, email, password, address, phone) {
this.username = username;
this.email = email;
this.password = password;
this.address = address || null;
this.phone = phone || null;
}
display() {
console.log(`Username: ${this.username}`);
console.log(`Email: ${this.email}`);
console.log(`Address: ${this.address || 'Not provided'}`);
console.log(`Phone: ${this.phone || 'Not provided'}`);
}
}
// کلاس Builder: UserBuilder
class UserBuilder {
constructor(username, email, password) {
if (!username || !email || !password) {
throw new Error("Username, email, and password are required.");
}
this.username = username;
this.email = email;
this.password = password;
this.address = null;
this.phone = null;
}
withAddress(address) {
this.address = address;
return this; // برای زنجیرهای کردن متدها
}
withPhone(phone) {
this.phone = phone;
return this; // برای زنجیرهای کردن متدها
}
build() {
return new User(this.username, this.email, this.password, this.address, this.phone);
}
}
// استفاده
const user1 = new UserBuilder('johndoe', 'john@example.com', 'pass123')
.build();
user1.display();
// Username: johndoe
// Email: john@example.com
// Address: Not provided
// Phone: Not provided
const user2 = new UserBuilder('janedoe', 'jane@example.com', 'securepass')
.withAddress('123 Main St, Anytown')
.withPhone('555-1234')
.build();
user2.display();
// Username: janedoe
// Email: jane@example.com
// Address: 123 Main St, Anytown
// Phone: 555-1234
const user3 = new UserBuilder('alice', 'alice@example.com', 'complexPass')
.withAddress('456 Oak Ave')
.build();
user3.display();
// Username: alice
// Email: alice@example.com
// Address: 456 Oak Ave
// Phone: Not provided
مزایا
- خوانایی بهتر: فرآیند ساخت شیء را بسیار خواناتر میکند، به خصوص برای اشیاء با تعداد زیاد پارامتر.
- سادهسازی سازنده: سازنده اصلی شیء را تمیز و ساده نگه میدارد.
- کنترل بر فرآیند ساخت: به شما امکان میدهد مراحل ساخت را کنترل کرده و اعتبارسنجیها را در هر مرحله اعمال کنید.
- ایجاد اشیاء تغییرناپذیر (Immutable Objects): میتوانید builder را طوری طراحی کنید که پس از `build()` شیء تغییرناپذیری را برگرداند.
معایب
- پیچیدگی اضافی: برای اشیاء ساده که تعداد کمی پارامتر دارند، ممکن است پیچیدگی غیرضروری اضافه کند.
- افزایش تعداد کلاسها: نیاز به تعریف یک کلاس Builder جداگانه برای هر شیء پیچیده.
الگوهای ساختاری (Structural Patterns) در جاوا اسکریپت
الگوهای ساختاری به نحوه ترکیب کلاسها و اشیاء برای ایجاد ساختارهای بزرگتر و پیچیدهتر با حفظ انعطافپذیری و کارایی میپردازند. این الگوها بر روابط بین کلاسها (با استفاده از وراثت) و روابط بین اشیاء (با استفاده از ترکیب) تمرکز دارند. در جاوا اسکریپت، که تاکید زیادی بر ترکیب به جای وراثت دارد، این الگوها به ویژه کاربردی هستند.
الگوی Adapter
تعریف
الگوی Adapter (معروف به Wrapper) واسط یک کلاس را به واسط دیگری تبدیل میکند که کلاینت انتظار دارد. آداپتور به کلاسهایی که به دلیل واسطهای ناسازگار نمیتوانستند با هم کار کنند، اجازه میدهد با هم کار کنند. این الگوی ساختاری اغلب زمانی استفاده میشود که بخواهید از یک کلاس موجود استفاده کنید، اما واسط آن با واسط مورد نیاز برنامه شما مطابقت ندارد.
مشکلاتی که حل میکند
- حل مشکل واسطهای ناسازگار بین دو شیء.
- امکان استفاده از کلاسهای موجود بدون نیاز به تغییر آنها.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، Adapter میتواند به شکل یک تابع یا یک کلاس پیادهسازی شود که یک شیء با واسط ناسازگار را دریافت کرده و یک شیء جدید با واسط سازگار با کلاینت را برمیگرداند.
// کلاس قدیمی (Legacy Service) با واسط ناسازگار
class OldLogger {
logMessage(message) {
console.log(`[OLD LOG]: ${message}`);
}
logError(errorMsg) {
console.error(`[OLD ERROR]: ${errorMsg}`);
}
}
// واسط مورد انتظار توسط کلاینت (New Logger Interface)
class ILogger {
log(message) {
throw new Error("Method 'log()' must be implemented.");
}
error(message) {
throw new Error("Method 'error()' must be implemented.");
}
}
// آداپتور برای OldLogger
class LoggerAdapter extends ILogger {
constructor(oldLogger) {
super();
this.oldLogger = oldLogger;
}
log(message) {
this.oldLogger.logMessage(message);
}
error(message) {
this.oldLogger.logError(message);
}
}
// کلاینت که از واسط ILogger انتظار دارد
function processData(logger) {
logger.log('Data processing started.');
try {
// ... منطق پردازش
logger.log('Data processed successfully.');
} catch (e) {
logger.error(`Error during data processing: ${e.message}`);
}
}
// استفاده:
const oldLoggerInstance = new OldLogger();
const adaptedLogger = new LoggerAdapter(oldLoggerInstance);
console.log('--- Using adapted logger ---');
processData(adaptedLogger);
// اگر بخواهیم یک Logger جدید سازگار با ILogger بسازیم:
class NewLogger extends ILogger {
log(message) {
console.log(`[NEW LOG]: ${message}`);
}
error(message) {
console.error(`[NEW ERROR]: ${message}`);
}
}
console.log('--- Using new logger ---');
const newLoggerInstance = new NewLogger();
processData(newLoggerInstance);
مزایا
- قابلیت استفاده مجدد: به شما امکان میدهد از کلاسهای موجود استفاده کنید بدون اینکه نیاز به تغییر کد آنها باشد.
- کاهش وابستگی: کد کلاینت را از کلاسهای قدیمی و ناسازگار جدا میکند.
- یکپارچگی: به کلاسهایی با واسطهای ناسازگار اجازه میدهد با هم کار کنند.
معایب
- افزایش پیچیدگی: معرفی کلاسهای جدید (Adapter) میتواند پیچیدگی سیستم را افزایش دهد.
- عملکرد: در موارد خاص، ممکن است سربار (overhead) کمی به دلیل لایه اضافی آداپتور ایجاد کند.
الگوی Decorator
تعریف
الگوی Decorator (معروف به Wrapper) به شما امکان میدهد مسئولیتهای اضافی را به صورت پویا (در زمان اجرا) به یک شیء اضافه کنید. دکوراتورها جایگزین منعطفی برای وراثت (subclassing) برای گسترش عملکرد ارائه میدهند. برخلاف وراثت که رفتار را در زمان کامپایل تغییر میدهد و ممکن است منجر به انفجار کلاس (class explosion) شود، Decorator به شما امکان میدهد عملکرد را در زمان اجرا به شیء موجود اضافه یا حذف کنید.
مشکلاتی که حل میکند
- افزایش انعطافپذیری در افزودن مسئولیتها به اشیاء.
- جلوگیری از انفجار کلاس که با وراثت در زمان اضافه کردن ویژگیهای متعدد اتفاق میافتد.
- توانایی ترکیب (compose) رفتارها به صورت پویا.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، Decorator معمولاً با قرار دادن یک شیء در داخل یک شیء دیگر و افزودن قابلیتهای جدید از طریق Composition (ترکیب) پیادهسازی میشود. جاوا اسکریپت همچنین دارای سینتکس `@decorator` برای استفاده با کلاسها و متدها است که در فریمورکهایی مانند Angular به طور گسترده استفاده میشود، اما آن یک قابلیت زبان در مرحله پیشنهادی است و نیازمند کامپایلر (مانند Babel) میباشد. در اینجا، ما بر روی پیادهسازی مبتنی بر Composition تمرکز میکنیم.
// کامپوننت پایه (Coffee)
class SimpleCoffee {
cost() {
return 10;
}
description() {
return "Simple Coffee";
}
}
// Decorator: Milk
class MilkDecorator {
constructor(coffee) {
this.coffee = coffee;
}
cost() {
return this.coffee.cost() + 2;
}
description() {
return this.coffee.description() + ", Milk";
}
}
// Decorator: Sugar
class SugarDecorator {
constructor(coffee) {
this.coffee = coffee;
}
cost() {
return this.coffee.cost() + 1;
}
description() {
return this.coffee.description() + ", Sugar";
}
}
// Decorator: Caramel
class CaramelDecorator {
constructor(coffee) {
this.coffee = coffee;
}
cost() {
return this.coffee.cost() + 3;
}
description() {
return this.coffee.description() + ", Caramel";
}
}
// استفاده
let coffee = new SimpleCoffee();
console.log(`${coffee.description()} costs $${coffee.cost()}`); // Simple Coffee costs $10
coffee = new MilkDecorator(coffee);
console.log(`${coffee.description()} costs $${coffee.cost()}`); // Simple Coffee, Milk costs $12
coffee = new SugarDecorator(coffee);
console.log(`${coffee.description()} costs $${coffee.cost()}`); // Simple Coffee, Milk, Sugar costs $13
let anotherCoffee = new SimpleCoffee();
anotherCoffee = new CaramelDecorator(anotherCoffee);
anotherCoffee = new MilkDecorator(anotherCoffee);
console.log(`${anotherCoffee.description()} costs $${anotherCoffee.cost()}`); // Simple Coffee, Caramel, Milk costs $15
مزایا
- افزایش انعطافپذیری: میتوانید مسئولیتها را به صورت پویا به اشیاء اضافه یا حذف کنید.
- جلوگیری از انفجار کلاس: از ایجاد تعداد زیادی زیرکلاس برای ترکیبهای مختلف ویژگیها جلوگیری میکند.
- جداسازی نگرانیها: هر Decorator مسئولیت افزودن یک ویژگی خاص را دارد.
- قابلیت ترکیب: Decoratorها میتوانند به صورت متوالی اعمال شوند تا رفتارها را ترکیب کنند.
معایب
- افزایش پیچیدگی: برای مسائل ساده ممکن است باعث پیچیدگی غیرضروری شود.
- دشوارتر شدن شناسایی هویت شیء: از آنجا که هر Decorator یک شیء را در بر میگیرد، بررسی هویت یک شیء (مثلاً با `instanceof`) میتواند پیچیده شود.
- مسائل مربوط به ترتیب Decoratorها: ترتیب اعمال Decoratorها ممکن است اهمیت داشته باشد.
الگوی Facade
تعریف
الگوی Facade (معروف به Wrapper) یک واسط یکپارچه برای مجموعهای از واسطها در یک زیرسیستم فراهم میکند. Facade یک واسط سطح بالاتر تعریف میکند که استفاده از زیرسیستم را آسانتر میکند. این الگو به منظور پنهان کردن پیچیدگی یک زیرسیستم از کلاینت و ارائه یک نقطه ورود ساده و یکپارچه به آن طراحی شده است.
مشکلاتی که حل میکند
- پنهان کردن پیچیدگیهای یک زیرسیستم.
- ارائه یک واسط سادهتر و آسانتر برای استفاده از یک سیستم پیچیده.
- کاهش وابستگی بین کد کلاینت و زیرسیستم.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، Facade معمولاً یک کلاس یا شیء است که متدهای سادهای را ارائه میدهد که در پشت صحنه، مجموعهای از عملیات پیچیده را در چندین شیء دیگر هماهنگ میکند.
// زیرسیستم پیچیده
class PaymentGateway {
processPayment(amount, cardNumber, expiry, cvv) {
console.log(`Processing payment of $${amount} via Payment Gateway...`);
// ... منطق پیچیده اعتبار سنجی کارت، ارتباط با درگاه پرداخت و ...
console.log('Payment processed successfully by gateway.');
return true;
}
}
class InventoryService {
checkStock(productId, quantity) {
console.log(`Checking stock for product ${productId}, quantity ${quantity}...`);
// ... منطق پیچیده بررسی موجودی در انبار
if (productId === 'P123' && quantity <= 10) {
console.log('Stock available.');
return true;
}
console.log('Stock not available.');
return false;
}
decreaseStock(productId, quantity) {
console.log(`Decreasing stock for product ${productId}, quantity ${quantity}...`);
// ... منطق به روز رسانی موجودی
console.log('Stock decreased.');
}
}
class NotificationService {
sendEmail(email, subject, body) {
console.log(`Sending email to ${email} with subject "${subject}"...`);
// ... منطق ارسال ایمیل
console.log('Email sent.');
}
}
// Facade برای سیستم سفارشات
class OrderFacade {
constructor() {
this.paymentGateway = new PaymentGateway();
this.inventoryService = new InventoryService();
this.notificationService = new NotificationService();
}
placeOrder(userEmail, productId, quantity, amount, cardNumber, expiry, cvv) {
console.log(`\n--- Starting to place order for ${userEmail} ---`);
// 1. بررسی موجودی
if (!this.inventoryService.checkStock(productId, quantity)) {
console.error('Order failed: Insufficient stock.');
return false;
}
// 2. پردازش پرداخت
if (!this.paymentGateway.processPayment(amount, cardNumber, expiry, cvv)) {
console.error('Order failed: Payment failed.');
return false;
}
// 3. کاهش موجودی
this.inventoryService.decreaseStock(productId, quantity);
// 4. ارسال اعلان
this.notificationService.sendEmail(
userEmail,
'Your Order Has Been Placed!',
`Dear ${userEmail},\nYour order for ${quantity} x ${productId} has been successfully placed.`
);
console.log('--- Order placed successfully! ---');
return true;
}
}
// استفاده توسط کلاینت (ساده شده)
const orderSystem = new OrderFacade();
orderSystem.placeOrder(
'customer@example.com',
'P123',
2,
200,
'1234-5678-9012-3456',
'12/25',
'123'
);
orderSystem.placeOrder(
'another@example.com',
'P123',
15, // موجودی ناکافی
500,
'9876-5432-1098-7654',
'11/24',
'456'
);
مزایا
- سادهسازی: واسط سادهتری را برای یک زیرسیستم پیچیده فراهم میکند.
- کاهش وابستگی: وابستگیهای بین کلاینت و اجزای داخلی زیرسیستم را کاهش میدهد.
- سازماندهی بهتر کد: به جداسازی نگرانیها و سازماندهی بهتر کد کمک میکند.
- پنهانسازی جزئیات: جزئیات پیادهسازی داخلی زیرسیستم را از کلاینت پنهان میکند.
معایب
- تک مسئولیت نقض شده: Facade ممکن است مسئولیتهای زیادی را بر عهده بگیرد که باعث نقض اصل تک مسئولیت شود.
- افزایش پیچیدگی در برخی موارد: اگر Facade بیش از حد قدرتمند شود و سعی کند تمام سناریوها را پوشش دهد، خود میتواند به یک کلاس پیچیده تبدیل شود.
- عدم انعطافپذیری برای نیازهای خاص: اگر کلاینت به قابلیتهای پیشرفتهتر زیرسیستم نیاز داشته باشد که توسط Facade پوشش داده نشده، مجبور است مستقیماً با زیرسیستم تعامل کند و مزایای Facade از بین میرود.
الگوهای رفتاری (Behavioral Patterns) در جاوا اسکریپت
الگوهای رفتاری به الگوریتمها و تخصیص مسئولیتها بین اشیاء میپردازند. آنها نه تنها ارتباطات بین اشیاء را توصیف میکنند، بلکه جریان کنترل در برنامه را نیز مشخص میکنند. این الگوها بر روی نحوه تعامل اشیاء و توزیع مسئولیتها بین آنها تمرکز دارند. در جاوا اسکریپت، به دلیل ماهیت پویا و فانکشنال آن، بسیاری از این الگوها میتوانند به روشهای بسیار ظریف و کارآمدی پیادهسازی شوند.
الگوی Observer
تعریف
الگوی Observer یک وابستگی یک به چند بین اشیاء تعریف میکند به طوری که وقتی یک شیء (موضوع/Subject) وضعیت خود را تغییر میدهد، تمام وابستگان آن (مشاهدهگرها/Observers) به طور خودکار مطلع و بهروزرسانی میشوند. این الگو برای پیادهسازی سیستمهای رویدادمحور (event-driven systems) بسیار مفید است.
مشکلاتی که حل میکند
- ایجاد یک مکانیزم برای اطلاعرسانی اشیاء به دیگران بدون اینکه مستقیماً به آنها وابسته باشند.
- کاهش وابستگی بین فرستنده و گیرنده رویداد.
- پشتیبانی از چندین مشاهدهگر برای یک موضوع واحد.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، الگوی Observer اغلب با استفاده از رویدادها (events) و توابع callback پیادهسازی میشود. بسیاری از APIهای مرورگر مانند `addEventListener` نیز بر اساس این الگو کار میکنند. میتوانیم یک پیادهسازی سفارشی ایجاد کنیم که شامل یک لیست از توابع شنونده (listeners) باشد.
// موضوع (Subject) یا ناشر (Publisher)
class NewsPublisher {
constructor() {
this.subscribers = [];
this.news = '';
}
subscribe(subscriber) {
this.subscribers.push(subscriber);
console.log(`${subscriber.name} subscribed to news.`);
}
unsubscribe(subscriber) {
this.subscribers = this.subscribers.filter(sub => sub !== subscriber);
console.log(`${subscriber.name} unsubscribed from news.`);
}
publishNews(news) {
this.news = news;
console.log(`\nNew news published: "${this.news}"`);
this.notifySubscribers();
}
notifySubscribers() {
this.subscribers.forEach(subscriber => {
subscriber.update(this.news);
});
}
}
// مشاهدهگر (Observer) یا مشترک (Subscriber)
class NewsReader {
constructor(name) {
this.name = name;
}
update(news) {
console.log(`${this.name} received news: "${news}"`);
}
}
// استفاده
const publisher = new NewsPublisher();
const reader1 = new NewsReader('Alice');
const reader2 = new NewsReader('Bob');
const reader3 = new NewsReader('Charlie');
publisher.subscribe(reader1);
publisher.subscribe(reader2);
publisher.publishNews('Breaking: New JavaScript features released!');
publisher.unsubscribe(reader1);
publisher.subscribe(reader3);
publisher.publishNews('TechCrunch: AI makes another breakthrough.');
مزایا
- کاهش وابستگی (Decoupling): موضوع (Subject) نیازی به دانستن جزئیات مشاهدهگرها (Observers) ندارد.
- پشتیبانی از broadcast ارتباطات: یک رویداد را میتوان به چندین مشاهدهگر ارسال کرد.
- انعطافپذیری: میتوانید مشاهدهگرها را در زمان اجرا اضافه یا حذف کنید.
معایب
- هزینه عملکرد (Performance Overhead): برای تعداد بسیار زیاد مشاهدهگرها، ممکن است هزینه عملکرد داشته باشد.
- پیچیدگی در اشکالزدایی: مسیر جریان کنترل میتواند غیرخطی باشد و اشکالزدایی آن را دشوار کند، به خصوص در سیستمهای بزرگ با تعداد زیادی رویداد.
- مشکل "Lost Updates": اگر بهروزرسانیها به سرعت اتفاق بیفتند و ترتیب آنها مهم باشد، مدیریت این مسئله دشوار میشود.
الگوی Strategy
تعریف
الگوی Strategy به شما امکان میدهد خانوادهای از الگوریتمها را تعریف کنید، هر یک را کپسوله کرده و آنها را قابل تعویض (interchangeable) کنید. Strategy به الگوریتم اجازه میدهد مستقل از کلاینتهایی که از آن استفاده میکنند، تغییر کند. این الگو زمانی مفید است که یک شیء نیاز به انتخاب رفتار از بین چندین گزینه مشابه در زمان اجرا داشته باشد.
مشکلاتی که حل میکند
- اجازه به تعویض رفتار یک شیء در زمان اجرا.
- کاهش پیچیدگی در کد کلاینت با حذف شرطیهای بزرگ (if-else if-else) برای انتخاب الگوریتم.
- جداسازی الگوریتمها از کلاینت.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، Strategy اغلب با استفاده از توابع به عنوان استراتژیها پیادهسازی میشود. یک شیء Context (زمینه) الگوریتم مورد استفاده را نگهداری میکند و متدی برای اجرای آن دارد.
// استراتژیهای مختلف برای پرداخت
const paymentStrategies = {
creditCard: (amount) => {
console.log(`Paying $${amount} via Credit Card.`);
// منطق پرداخت با کارت اعتباری
},
paypal: (amount) => {
console.log(`Paying $${amount} via PayPal.`);
// منطق پرداخت با پیپال
},
bankTransfer: (amount) => {
console.log(`Paying $${amount} via Bank Transfer.`);
// منطق پرداخت با انتقال بانکی
}
};
// Context (مورد استفاده استراتژی)
class ShoppingCart {
constructor() {
this.items = [];
this.paymentMethod = null; // استراتژی پرداخت فعلی
}
addItem(item, price) {
this.items.push({ item, price });
}
getTotal() {
return this.items.reduce((total, item) => total + item.price, 0);
}
setPaymentMethod(method) {
if (paymentStrategies[method]) {
this.paymentMethod = paymentStrategies[method];
console.log(`Payment method set to: ${method}`);
} else {
console.error(`Unknown payment method: ${method}`);
}
}
checkout() {
const total = this.getTotal();
if (this.paymentMethod) {
console.log(`\nChecking out. Total: $${total}`);
this.paymentMethod(total);
} else {
console.error('No payment method selected.');
}
}
}
// استفاده
const cart = new ShoppingCart();
cart.addItem('Laptop', 1200);
cart.addItem('Mouse', 25);
cart.addItem('Keyboard', 75);
cart.setPaymentMethod('creditCard');
cart.checkout();
cart.setPaymentMethod('paypal');
cart.checkout();
cart.setPaymentMethod('bankTransfer');
cart.checkout();
cart.setPaymentMethod('bitcoin'); // Unknown payment method: bitcoin
cart.checkout(); // No payment method selected.
مزایا
- کاهش پیچیدگی کد: از شرطیهای بزرگ و تو در تو برای انتخاب رفتار جلوگیری میکند.
- افزایش انعطافپذیری: میتوانید الگوریتمها را در زمان اجرا به سادگی تعویض کنید.
- جداسازی مسئولیتها: هر الگوریتم (استراتژی) در یک تابع/کلاس جداگانه کپسوله میشود.
- قابلیت تستپذیری: تست هر استراتژی به صورت جداگانه آسانتر است.
معایب
- افزایش تعداد اشیاء/توابع: اگر تعداد استراتژیها زیاد باشد، میتواند منجر به افزایش تعداد فایلها یا توابع شود.
- انتخاب استراتژی: کلاینت باید بداند کدام استراتژی را انتخاب کند.
الگوی Command
تعریف
الگوی Command یک درخواست را به عنوان یک شیء کپسوله میکند. این امر به شما امکان میدهد کلاینتها را با درخواستهای مختلف پارامترسازی کنید، درخواستها را در صف قرار دهید یا لاگ کنید، و عملیات قابل بازگشت (undoable operations) را پشتیبانی کنید. Command از اجزای مختلف سیستم (صادرکننده درخواست، گیرنده درخواست، و خود درخواست) تفکیک میکند.
مشکلاتی که حل میکند
- کاهش وابستگی بین شیء صادرکننده درخواست (Invoker) و شیء گیرنده درخواست (Receiver).
- پشتیبانی از عملیات قابل بازگشت (Undo/Redo).
- امکان صفبندی (queuing) و زمانبندی (scheduling) درخواستها.
- ایجاد ماکروها (Macro Commands) با ترکیب چندین فرمان.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
در جاوا اسکریپت، Command میتواند به شکل یک کلاس با متد `execute()` و احتمالاً `undo()` یا به سادگی یک تابع که یک عملیات را انجام میدهد، پیادهسازی شود.
// گیرنده (Receiver): کلاسی که عملیات واقعی را انجام میدهد
class Light {
constructor(name) {
this.name = name;
this.isOn = false;
}
turnOn() {
this.isOn = true;
console.log(`${this.name} Light is ON`);
}
turnOff() {
this.isOn = false;
console.log(`${this.name} Light is OFF`);
}
}
// واسط فرمان (Command Interface)
// در JS با استفاده از کلاس یا شیء ساده با متد execute() پیادهسازی میشود.
// فرمانهای کانکریت (Concrete Commands)
class TurnOnLightCommand {
constructor(light) {
this.light = light;
this.previousState = light.isOn;
}
execute() {
this.light.turnOn();
}
undo() {
if (!this.previousState) {
this.light.turnOff();
}
}
}
class TurnOffLightCommand {
constructor(light) {
this.light = light;
this.previousState = light.isOn;
}
execute() {
this.light.turnOff();
}
undo() {
if (this.previousState) {
this.light.turnOn();
}
}
}
// صادرکننده (Invoker): شیئی که فرمان را اجرا میکند (مثلاً یک دکمه)
class RemoteControl {
constructor() {
this.onCommand = null;
this.offCommand = null;
this.commandHistory = [];
}
setCommand(onCommand, offCommand) {
this.onCommand = onCommand;
this.offCommand = offCommand;
}
pressOnButton() {
if (this.onCommand) {
this.onCommand.execute();
this.commandHistory.push(this.onCommand);
}
}
pressOffButton() {
if (this.offCommand) {
this.offCommand.execute();
this.commandHistory.push(this.offCommand);
}
}
undoLastCommand() {
if (this.commandHistory.length > 0) {
const lastCommand = this.commandHistory.pop();
console.log(`Undoing:`);
lastCommand.undo();
} else {
console.log("No commands to undo.");
}
}
}
// استفاده
const livingRoomLight = new Light('Living Room');
const kitchenLight = new Light('Kitchen');
const turnOnLivingRoom = new TurnOnLightCommand(livingRoomLight);
const turnOffLivingRoom = new TurnOffLightCommand(livingRoomLight);
const turnOnKitchen = new TurnOnLightCommand(kitchenLight);
const turnOffKitchen = new TurnOffLightCommand(kitchenLight);
const remote = new RemoteControl();
remote.setCommand(turnOnLivingRoom, turnOffLivingRoom);
remote.pressOnButton(); // Living Room Light is ON
remote.setCommand(turnOnKitchen, turnOffKitchen);
remote.pressOnButton(); // Kitchen Light is ON
remote.undoLastCommand(); // Undoing: Kitchen Light is OFF
remote.undoLastCommand(); // Undoing: Living Room Light is OFF
remote.pressOffButton(); // Living Room Light is OFF (assuming it was the last command set for remote)
remote.undoLastCommand(); // Undoing: Living Room Light is ON
مزایا
- کاهش وابستگی: صادرکننده درخواست (Invoker) از گیرنده (Receiver) جدا میشود.
- قابلیت بازگشت (Undo/Redo): به راحتی میتوان عملیات بازگشت و پیشرفت را پیادهسازی کرد.
- صفبندی و لاگکردن: درخواستها میتوانند در یک صف قرار گیرند، لاگ شوند و به صورت ناهمگام (asynchronously) اجرا شوند.
- ایجاد ماکروها: چندین فرمان را میتوان در یک فرمان ماکرو ترکیب کرد.
معایب
- افزایش پیچیدگی: برای عملیات ساده ممکن است پیچیدگی غیرضروری اضافه کند.
- افزایش تعداد کلاسها: نیاز به تعریف کلاسهای فرمان برای هر عملیات.
الگوی Iterator
تعریف
الگوی Iterator راهی برای دسترسی متوالی به عناصر یک شیء مجموعهای (aggregation object) بدون افشای نمایش زیرین آن فراهم میکند. این الگو به شما امکان میدهد تا روی عناصر مجموعهها (مانند آرایهها، لیستها، درختها) به صورت عمومی و بدون نیاز به دانستن ساختار داخلی آنها تکرار کنید.
مشکلاتی که حل میکند
- ارائه یک واسط یکپارچه برای پیمایش انواع مختلف ساختارهای داده.
- جداسازی منطق پیمایش از مجموعه داده.
- امکان داشتن چندین پیمایش همزمان روی یک مجموعه.
پیادهسازی در جاوا اسکریپت
جاوا اسکریپت به صورت بومی از مفهوم Iteratorها پشتیبانی میکند (با پروتکل Iterator و Generatorها). بسیاری از ساختارهای داده داخلی جاوا اسکریپت (مانند Array، Map، Set) از پروتکل Iterator پشتیبانی میکنند. میتوانید Iteratorهای سفارشی خود را برای ساختارهای داده پیچیدهتر ایجاد کنید.
// مجموعه (Aggregate)
class BookShelf {
constructor() {
this.books = [];
}
addBook(book) {
this.books.push(book);
}
[Symbol.iterator]() { // پروتکل Iterator برای استفاده با for...of
let index = 0;
let books = this.books;
return {
next: () => {
if (index < books.length) {
return { value: books[index++], done: false };
} else {
return { done: true };
}
}
};
}
// یک متد سفارشی برای ایجاد یک Iterator
createReverseIterator() {
let index = this.books.length - 1;
let books = this.books;
return {
next: () => {
if (index >= 0) {
return { value: books[index--], done: false };
} else {
return { done: true };
}
}
};
}
}
// استفاده
const myBookShelf = new BookShelf();
myBookShelf.addBook('The Great Gatsby');
myBookShelf.addBook('1984');
myBookShelf.addBook('To Kill a Mockingbird');
console.log('--- Iterating forwards (using for...of) ---');
for (const book of myBookShelf) {
console.log(book);
}
// The Great Gatsby
// 1984
// To Kill a Mockingbird
console.log('\n--- Iterating backwards (using custom iterator) ---');
const reverseIterator = myBookShelf.createReverseIterator();
let result = reverseIterator.next();
while (!result.done) {
console.log(result.value);
result = reverseIterator.next();
}
// To Kill a Mockingbird
// 1984
// The Great Gatsby
console.log('\n--- Using built-in Array iterator ---');
const myArray = [10, 20, 30];
const arrayIterator = myArray[Symbol.iterator]();
console.log(arrayIterator.next().value); // 10
console.log(arrayIterator.next().value); // 20
مزایا
- جداسازی: منطق پیمایش را از مجموعه جدا میکند.
- انعطافپذیری: میتوانید روشهای مختلفی برای پیمایش (مانند رو به جلو، رو به عقب، پیمایش شرطی) را بدون تغییر خود مجموعه ایجاد کنید.
- خوانایی: کد کلاینت که از Iterator استفاده میکند، برای پیمایش انواع مختلف مجموعهها یکپارچه به نظر میرسد.
- پشتیبانی از چندین پیمایش: چندین Iterator میتوانند همزمان بر روی یک مجموعه فعالیت کنند.
معایب
- سربار (Overhead): برای مجموعههای سادهای مانند آرایههای جاوا اسکریپت، استفاده از Iterator سفارشی ممکن است سربار غیرضروری ایجاد کند.
- افزایش تعداد کلاسها/فانکشنها: برای هر روش پیمایش جدید، نیاز به ایجاد یک Iterator جدید وجود دارد.
مزایای استفاده از الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت
بهکارگیری الگوهای طراحی در پروژههای جاوا اسکریپت، فارغ از اندازه و پیچیدگی آنها، میتواند مزایای چشمگیری را به ارمغان بیاورد که فراتر از صرفاً نوشتن کد کارا است. این مزایا به طور مستقیم بر کیفیت، نگهداریپذیری و موفقیت بلندمدت یک نرمافزار تأثیر میگذارند:
- بهبود ساختار و سازماندهی کد: الگوهای طراحی راهکارهای از پیش تعریفشده و ساختاریافتهای برای حل مسائل رایج ارائه میدهند. این امر به کد شما یک اسکلت منطقی و قابل پیشبینی میبخشد، که در نهایت به کدی سازمانیافتهتر و تمیزتر منجر میشود.
- افزایش قابلیت نگهداری (Maintainability): کدی که با استفاده از الگوهای شناختهشده نوشته شده است، برای سایر توسعهدهندگان (و حتی خودتان در آینده) قابل درکتر است. این امر زمان و تلاش مورد نیاز برای رفع اشکال، اضافه کردن ویژگیهای جدید و بازآرایی کد (refactoring) را به شدت کاهش میدهد.
- افزایش مقیاسپذیری (Scalability): الگوها به جداسازی نگرانیها و کاهش وابستگیها کمک میکنند. این جداسازی باعث میشود که بتوانید بخشهای مختلف سیستم را مستقل از یکدیگر توسعه و گسترش دهید، بدون اینکه کل سیستم تحت تأثیر قرار گیرد. این ویژگی برای پروژههای در حال رشد حیاتی است.
- قابلیت استفاده مجدد (Reusability): الگوها راهکارهای اثباتشدهای برای مسائل تکراری هستند. به جای اینکه برای هر مشکل مشابه، یک راهحل جدید ابداع کنید، میتوانید از الگوهای موجود استفاده کنید. این کار سرعت توسعه را افزایش داده و از تکرار کد (boilerplate code) جلوگیری میکند.
- ایجاد یک زبان مشترک (Common Vocabulary): وقتی توسعهدهندگان در یک تیم از اصطلاحات الگوهای طراحی استفاده میکنند (مثلاً "ما اینجا از یک Singleton استفاده میکنیم" یا "این یک Decorator است")، ارتباطات بسیار کارآمدتر میشود. این زبان مشترک سوءتفاهمها را کاهش داده و همکاری را بهبود میبخشد.
- افزایش انعطافپذیری و انطباقپذیری: بسیاری از الگوها به گونهای طراحی شدهاند که سیستم را در برابر تغییرات آینده منعطفتر کنند. آنها به شما امکان میدهند تا رفتارها، ساختارها یا نحوه ایجاد اشیاء را بدون نیاز به تغییر گسترده در کد اصلی، تغییر دهید یا جایگزین کنید.
- کاهش ریسک و بهبود کیفیت: با استفاده از الگوهای طراحی، از تجربیات و دانش بهترین متخصصان صنعت نرمافزار بهره میبرید. این امر منجر به کدی با کیفیت بالاتر، باگهای کمتر و طراحی قویتر میشود، زیرا الگوها راهحلهای اثباتشدهای هستند که در سناریوهای مختلف آزمایش شدهاند.
- تسریع فرآیند توسعه: با داشتن راهکارهای آماده برای مسائل طراحی، توسعهدهندگان میتوانند زمان کمتری را صرف تفکر در مورد "چگونه این مشکل را حل کنم؟" کنند و بیشتر روی "چگونه این قابلیت جدید را پیادهسازی کنم؟" تمرکز نمایند. این امر به خصوص در پروژههای پیچیده و بزرگ، به بهرهوری کمک شایانی میکند.
- ترویج بهترین شیوهها (Best Practices): الگوهای طراحی، توسعهدهندگان را به رعایت اصول مهندسی نرمافزار مانند اصول SOLID، جداسازی نگرانیها و برنامه نویسی بر مبنای واسط به جای پیادهسازی ترغیب میکنند.
در مجموع، الگوهای طراحی ابزارهای قدرتمندی هستند که به توسعهدهندگان جاوا اسکریپت کمک میکنند تا نرمافزارهای پیچیده را با اطمینان، کارایی و کیفیت بالاتر بسازند. آنها نه تنها به حل مشکلات فنی کمک میکنند، بلکه به بهبود فرآیند توسعه و همکاری تیمی نیز منجر میشوند.
چالشها و ملاحظات در استفاده از الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت
در حالی که الگوهای طراحی مزایای فراوانی دارند، استفاده از آنها بدون درک کافی یا در موقعیتهای نامناسب میتواند به جای حل مشکلات، چالشهای جدیدی ایجاد کند. در جاوا اسکریپت، به دلیل ویژگیهای خاص این زبان، برخی ملاحظات اضافی نیز وجود دارد:
- پیچیدگی غیرضروری (Over-engineering): این بزرگترین چالش است. استفاده از یک الگوی طراحی پیچیده برای یک مسئله ساده، منجر به کدی میشود که درک و نگهداری آن دشوارتر از راهحل سادهتر و مستقیمتر اولیه است. همیشه از خود بپرسید: "آیا این الگو واقعاً ضروری است؟" و "آیا پیچیدگی که اضافه میکند، ارزش مزایایی که به ارمغان میآورد را دارد؟"
- درک ناکافی از الگو: استفاده از یک الگو بدون درک کامل هدف، مزایا، معایب و سناریوهای کاربردی آن میتواند منجر به پیادهسازی نادرست و در نتیجه کدی ناقص یا ناکارآمد شود. مطالعه دقیق و تمرین عملی ضروری است.
- تطبیق با ماهیت جاوا اسکریپت: بسیاری از الگوهای GoF ریشه در زبانهای شیءگرای کلاسیک (مانند C++ یا Java) دارند. جاوا اسکریپت زبانی پویا، مبتنی بر پروتوتایپ و دارای پشتیبانی قوی از توابع درجه اول است. پیادهسازی مستقیم یک الگو از یک زبان دیگر ممکن است "جاوا اسکریپتی" نباشد و میتوان راهحلهای سادهتر و بومیتری (مانند استفاده از Closureها، توابع یا ماژولها) در جاوا اسکریپت داشت که همان هدف را برآورده میکنند.
- افزایش تعداد فایلها/کلاسها: برخی از الگوها، به ویژه آنهایی که شامل چندین نقش (مثلاً Command با Invoker، Command و Receiver) هستند، میتوانند منجر به افزایش تعداد فایلها و boilerplate code شوند، که ممکن است در پروژههای کوچک یا متوسط غیرضروری باشد.
- دشواری در اشکالزدایی (Debugging): با افزودن لایههای انتزاعی که الگوها ایجاد میکنند، ردیابی جریان اجرایی برنامه در زمان اشکالزدایی میتواند پیچیدهتر شود.
- تستپذیری: برخی الگوها، مانند Singleton (زمانی که به عنوان یک حالت جهانی مدیریت میشود)، میتوانند تست واحد (unit testing) را دشوار کنند، زیرا ایجاد وابستگیهای پنهان میکنند و باعث میشوند تستها مستقل از یکدیگر نباشند.
- ضد الگوها (Anti-patterns): گاهی اوقات، یک الگوی طراحی در یک زمینه خاص میتواند به یک ضد الگو تبدیل شود. به عنوان مثال، استفاده بیش از حد از Singletonها ممکن است به جای بهبود، مشکلاتی را در زمینه مدیریت وابستگیها و تستپذیری ایجاد کند.
- انتخاب الگوی صحیح: تشخیص اینکه کدام الگو برای یک مشکل خاص مناسبتر است، نیاز به تجربه و درک عمیق از الگوهای مختلف و همچنین درک ماهیت مسئله دارد. گاهی اوقات یک مسئله میتواند با چند الگوی مختلف حل شود و انتخاب بهترین آنها حیاتی است.
- تغییرپذیری جاوا اسکریپت و الگوهای جدید: اکوسیستم جاوا اسکریپت به سرعت در حال تکامل است. الگوهای جدیدتر (مانند الگوهای کامپوننتمحور در ری اکت یا ویو، یا الگوهای Reactive Programming) ممکن است برای مشکلات مدرنتر مناسبتر باشند. تمرکز صرف بر الگوهای GoF ممکن است باعث از دست دادن فرصت استفاده از رویکردهای نوین شود.
برای غلبه بر این چالشها، مهم است که رویکردی عملی و تفکر انتقادی داشته باشید. الگوهای طراحی ابزارهایی هستند، نه اهداف. آنها باید به شما در نوشتن کد بهتر کمک کنند، نه اینکه کد را پیچیدهتر یا محدودتر کنند. همیشه قبل از پیادهسازی یک الگو، مطمئن شوید که مشکل را به درستی شناسایی کردهاید و الگوی انتخاب شده بهترین راه حل برای آن است.
بهترین شیوهها و نکات برای استفاده از الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت
استفاده مؤثر از الگوهای طراحی در جاوا اسکریپت نیازمند بیش از صرفاً دانستن تعریف و پیادهسازی آنها است. رعایت بهترین شیوهها و داشتن درک عمیق از اصول برنامهنویسی به شما کمک میکند تا از مزایای کامل این الگوها بهرهمند شوید و از معایب احتمالی آنها جلوگیری کنید:
- الگوها را صرفاً برای استفاده پیادهسازی نکنید: هرگز یک الگوی طراحی را فقط به این دلیل که "باید" از آن استفاده کنید، پیادهسازی نکنید. الگوها باید برای حل مشکلات واقعی و شناسایی شده در کد شما به کار روند. اگر راهحل سادهتری وجود دارد که همان هدف را برآورده میکند، از آن استفاده کنید. این اصل به "You Ain't Gonna Need It" (YAGNI) و "Keep It Simple, Stupid" (KISS) مربوط میشود.
- ابتدا مشکل را درک کنید: قبل از اینکه به فکر استفاده از یک الگو باشید، مطمئن شوید که مشکل اصلی و نیازهای سیستم را به طور کامل درک کردهاید. انتخاب الگوی صحیح بستگی به ماهیت دقیق مشکلی دارد که میخواهید حل کنید.
- الگوها را با اصول SOLID ترکیب کنید:
- Single Responsibility Principle (SRP): هر کلاس یا ماژول باید فقط یک دلیل برای تغییر داشته باشد. الگوها اغلب به جداسازی مسئولیتها کمک میکنند.
- Open/Closed Principle (OCP): اشیاء باید برای گسترش باز و برای تغییر بسته باشند. بسیاری از الگوها (مانند Strategy، Decorator) به رعایت این اصل کمک میکنند.
- Liskov Substitution Principle (LSP): اشیاء یک کلاس فرزند باید بتوانند جایگزین اشیاء کلاس والد خود شوند بدون اینکه مشکلی ایجاد کنند.
- Interface Segregation Principle (ISP): کلاینتها نباید مجبور باشند به واسطهایی وابسته باشند که از آنها استفاده نمیکنند.
- Dependency Inversion Principle (DIP): ماژولهای سطح بالا نباید به ماژولهای سطح پایین وابسته باشند؛ هر دو باید به انتزاعات وابسته باشند. الگوهایی مانند Factory و Strategy در این زمینه مفید هستند.
- جاوا اسکریپتی فکر کنید: جاوا اسکریپت زبانی پویا و تابعی است. بسیاری از الگوها را میتوان به سادگی با استفاده از توابع درجه اول، Closureها، Prototypeها و ماژولها پیادهسازی کرد، بدون نیاز به ساختارهای کلاسیک پیچیده. به عنوان مثال، یک Factory Method میتواند به سادگی یک تابع باشد و یک Singleton میتواند یک ماژول ES6 باشد.
- از تستها برای اعتبارسنجی استفاده کنید: تستنویسی، به خصوص تستهای واحد، به شما کمک میکند تا مطمئن شوید که الگو به درستی پیادهسازی شده و رفتار مورد انتظار را دارد. همچنین، تستها میتوانند به عنوان مستندات اجرایی برای الگوی پیادهسازی شده عمل کنند.
- مستندسازی و توضیح دهید: اگر از یک الگوی طراحی استفاده میکنید، به خصوص اگر کمتر شناخته شده باشد یا پیادهسازی خاصی داشته باشد، آن را در کامنتها یا مستندات پروژه توضیح دهید. این کار به سایر توسعهدهندگان کمک میکند تا تصمیمات طراحی شما را درک کنند.
- با الگوهای مدرن آشنا شوید: اکوسیستم جاوا اسکریپت به سرعت در حال تغییر است. الگوهای کامپوننتمحور (Component-based patterns) در فریمورکهایی مانند React و Vue، یا الگوهای Reactive Programming (مانند RxJS) در حال حاضر بسیار رایج هستند و میتوانند جایگزینهای مناسبی برای برخی از الگوهای کلاسیک GoF باشند.
- با دقت Refactor کنید: در ابتدا ممکن است کد شما ساده باشد و نیازی به الگو نداشته باشد. اما با رشد برنامه و افزایش پیچیدگی، ممکن است متوجه شوید که یک الگوی طراحی میتواند به حل مشکلات ساختاری کمک کند. در این مرحله، با احتیاط و به صورت مرحلهای، کد را بازآرایی (refactor) کنید تا الگو را در آن بگنجانید.
- مراقب Anti-patterns باشید: در حالی که Singleton یک الگوی معروف است، استفاده بیش از حد از آن میتواند به Anti-pattern تبدیل شود، به خصوص در زمینه تستپذیری و وابستگیهای پنهان. همیشه به دنبال جایگزینهای مناسب مانند Dependency Injection باشید.
- پیوسته یاد بگیرید و تمرین کنید: تسلط بر الگوهای طراحی نیازمند زمان، مطالعه و تمرین مداوم است. سعی کنید الگوهای مختلف را در پروژههای کوچک پیادهسازی کنید تا درک عمیقتری از آنها پیدا کنید.
با رعایت این بهترین شیوهها، میتوانید از الگوهای طراحی به عنوان ابزارهای قدرتمندی برای ساخت نرمافزارهای جاوا اسکریپت با کیفیت بالا، منعطف و قابل نگهداری استفاده کنید.
نتیجهگیری
در طول این مقاله، به کاوش عمیقی در دنیای الگوهای طراحی (Design Patterns) در جاوا اسکریپت پرداختیم. از مفاهیم بنیادی و اهمیت آنها در توسعه نرمافزارهای مقیاسپذیر و قابل نگهداری گرفته تا دستهبندیهای اصلی (سازنده، ساختاری و رفتاری) و بررسی جزئیات و پیادهسازی عملی الگوهای کلیدی مانند Singleton، Factory Method، Builder، Adapter، Decorator، Facade، Observer، Strategy، Command و Iterator.
مشاهده کردیم که چگونه این الگوها، با وجود ریشههایشان در زبانهای شیءگرای کلاسیک، به خوبی با ماهیت پویا و مبتنی بر پروتوتایپ جاوا اسکریپت سازگار میشوند و راهحلهای اثباتشدهای را برای مشکلات رایج طراحی نرمافزار ارائه میدهند. هر الگو، راهحلی خاص برای یک چالش معماری یا پیادهسازی است و با درک مزایا و معایب هر یک، میتوانیم تصمیمات آگاهانهتری در مورد زمان و نحوه استفاده از آنها بگیریم.
اهمیت الگوهای طراحی فراتر از صرفاً نوشتن کد است؛ آنها یک زبان مشترک را بین توسعهدهندگان فراهم میکنند، به استانداردسازی و بهبود خوانایی کد کمک میکنند، قابلیت استفاده مجدد را افزایش میدهند و در نهایت منجر به سیستمهایی با طراحی قویتر، انعطافپذیرتر و پایدارتر میشوند. با این حال، تأکید کردیم که استفاده از الگوها باید هدفمند باشد و از پیچیدگیهای غیرضروری (over-engineering) پرهیز شود. بهترین شیوهها شامل درک عمیق مسئله، تفکر "جاوا اسکریپتی"، و ادغام الگوها با اصول مهندسی نرمافزار مانند SOLID، برای تضمین کیفیت و نگهداریپذیری کد، حیاتی هستند.
در عصری که جاوا اسکریپت تقریباً در هر لایه از توسعه نرمافزار حضور دارد – از فرانتاند وب تا بکاند سرور و حتی اپلیکیشنهای موبایل و دسکتاپ – تسلط بر الگوهای طراحی دیگر یک انتخاب نیست، بلکه یک ضرورت برای هر مهندس نرمافزاری است که به دنبال ساخت سیستمهای قوی، کارآمد و قابل انطباق با نیازهای آینده است. امید است این مقاله، منبعی ارزشمند برای شما در مسیر تبدیل شدن به یک توسعهدهنده جاوا اسکریپت ماهرتر و طراح سیستمهای بهتر باشد.
“تسلط به برنامهنویسی پایتون با هوش مصنوعی: آموزش کدنویسی هوشمند با ChatGPT”
"تسلط به برنامهنویسی پایتون با هوش مصنوعی: آموزش کدنویسی هوشمند با ChatGPT"
"با شرکت در این دوره جامع و کاربردی، به راحتی مهارتهای برنامهنویسی پایتون را از سطح مبتدی تا پیشرفته با کمک هوش مصنوعی ChatGPT بیاموزید. این دوره، با بیش از 6 ساعت محتوای آموزشی، شما را قادر میسازد تا به سرعت الگوریتمهای پیچیده را درک کرده و اپلیکیشنهای هوشمند ایجاد کنید. مناسب برای تمامی سطوح با زیرنویس فارسی حرفهای و امکان دانلود و تماشای آنلاین."
ویژگیهای کلیدی:
بدون نیاز به تجربه قبلی برنامهنویسی
زیرنویس فارسی با ترجمه حرفهای
۳۰ ٪ تخفیف ویژه برای دانشجویان و دانش آموزان