Design Patterns - Chapitre 1 (PDF)

Chapitre 1 I. Introduction générale aux Design Patterns 1. Contexte historique : Origine du concept de Design Patterns : – Le concept de patterns (motifs) est inspiré par l’architecte Christopher Alexander, qui a introduit ces motifs pour décrire des...

Chapitre 1 I. Introduction générale aux Design Patterns 1. Contexte historique : Origine du concept de Design Patterns : – Le concept de patterns (motifs) est inspiré par l’architecte Christopher Alexander, qui a introduit ces motifs pour décrire des solutions éprouvées dans le domaine de l’architecture. – Les idées d’Alexander ont été adaptées au développement logiciel dans les années 1990, aboutissant à la création du livre fondateur : Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software écrit par les Gang of Four (Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, et John Vlissides). 2. Définition des Design Patterns en POO : Un Design Pattern est une solution générale réutilisable à un prob- lème commun rencontré dans la conception logicielle. Ce n’est pas une implémentation directe, mais un plan ou une structure pour ré- soudre un problème récurrent dans un contexte donné. Les Design Patterns facilitent la communication entre développeurs et permettent d’anticiper des problèmes lors de la phase de concep- tion. 3. Pourquoi utiliser des Design Patterns ? Réutilisabilité : Une solution éprouvée peut être réutilisée dans différents contextes. Flexibilité : Les Design Patterns permettent une conception évolu- tive et adaptable aux futurs changements. Maintenance : Ils améliorent la maintenabilité et la compréhension du code en organisant les structures de manière claire. Communication : Ils servent de langage commun entre les développeurs pour décrire des solutions complexes. 4. Quelques exemples de problèmes récurrents dans le développe- ment : Comment limiter la création de plusieurs instances d’une classe (ré- solu par Singleton). Comment séparer les algorithmes d’un objet sans toucher à son im- plémentation (résolu par Strategy). Comment permettre à des objets de travailler ensemble même si leurs interfaces sont différentes (résolu par Adapter). II. Catégories des Design Patterns Les Design Patterns sont organisés en trois grandes catégories selon leur rôle dans la conception logicielle : 1. Patterns Créationnels : Objectif : Gérer la création d’objets de manière flexible et efficace. 1  Ces patterns permettent de séparer la logique de création des objets du reste du programme, et peuvent améliorer la flexibilité en perme- ttant de changer le type des objets créés à la volée. Exemples : – Singleton : Garantit qu’une seule instance d’une classe existe et fournit un point d’accès global à cette instance. – Factory Method : Permet de déléguer la création d’objets à des sous-classes ou à des méthodes spécifiques. – Builder : Simplifie la création d’objets complexes en constru- isant progressivement leurs parties. Exemple concret (discuté en classe) : – Imaginez une application où vous devez créer plusieurs types de bases de données (MySQL, PostgreSQL, etc.). Utiliser une Factory Method permettrait de centraliser cette création et de gérer facilement de nouveaux types de bases de données. 2. Patterns Structurels : Objectif : Simplifier les relations entre objets, et organiser les classes de manière modulaire et flexible. Ils traitent des relations d’héritage et de composition pour structurer les objets de manière efficace. Exemples : – Adapter : Permet à des objets avec des interfaces incompatibles de fonctionner ensemble en introduisant un adaptateur. – Decorator : Permet d’ajouter dynamiquement des fonctionnal- ités à un objet sans modifier sa structure. – Facade : Simplifie l’interface complexe d’un sous-système en fournissant une interface unifiée. Exemple concret (discuté en classe) : – Un développeur doit utiliser une API tierce pour les paiements, mais l’API a une interface incompatible avec le système existant. Un Adapter permettrait de créer une passerelle entre les deux systèmes sans modifier le code de base. 3. Patterns Comportementaux : Objectif : Gérer les interactions et les responsabilités entre objets. Ces patterns aident à orchestrer les interactions entre différents objets pour créer des systèmes modulaires et extensibles. Exemples : – Observer : Définit une relation entre objets où un changement dans l’un déclenche une mise à jour automatique dans les autres (utilisé pour des systèmes de notifications ou des événements). – Strategy : Permet de choisir dynamiquement un algorithme ou une méthode en fonction du contexte (par exemple, un jeu peut changer sa stratégie d’attaque selon l’ennemi). – Command : Encapsule une requête en tant qu’objet, ce qui permet de traiter les actions comme des objets réutilisables. Exemple concret (discuté en classe) : – Dans une application de messagerie instantanée, chaque utilisa- 2  teur doit être notifié lorsqu’un nouveau message est envoyé. Le pattern Observer serait un excellent moyen de mettre à jour automatiquement tous les clients lorsqu’un nouveau message ar- rive. III. Exemple concret : Problème sans Design Pattern 1. Présentation du problème : Imaginez une application qui doit gérer plusieurs types de documents (PDF, Word, Excel). Sans Design Pattern, une solution simple serait d’utiliser des instructions if-else ou switch dans chaque partie du code pour gérer la création de chaque type de document. Inconvénients : – Dupliquer du code pour chaque type de document. – Difficile à maintenir : chaque ajout de nouveau type de docu- ment nécessiterait des modifications dans plusieurs parties du programme. – Risque de bugs et complexité accrue. 2. Discussion : Quels sont les problèmes liés à cette implémentation ? Comment pourrait-on rendre le code plus flexible ? Introduction à la Factory Method comme solution. – Plutôt que de coder explicitement la logique de création dans plusieurs endroits du programme, utiliser une méthode dédiée pour instancier les objets en fonction du type. IV. Aperçu des séances à venir 1. Présentation des prochains patterns : Séance 2 : Les patterns créationnels (Singleton, Factory, Builder). Séance 3 : Les patterns structurels (Adapter, Decorator, Fa- cade). Séance 4 : Les patterns comportementaux (Observer, Strategy, Command). 2. Importance des exercices pratiques : Chaque séance sera accompagnée d’exercices pratiques pour compren- dre et implémenter les Design Patterns. Discussion sur les projets de groupe où les étudiants devront choisir un projet et appliquer les patterns étudiés. V. Questions et Discussion 1. Session de Questions / Réponses : Répondre aux questions des étudiants sur les concepts abordés durant la séance. 3  Clarifier des exemples pratiques si nécessaire. 2. Discussion ouverte : Quelles sont les expériences des étudiants avec des problèmes simi- laires dans leurs projets antérieurs ? Ont-ils déjà utilisé certains patterns sans en connaître le nom formel ? 4