Singleton
- Что это: паттерн гарантирует единственный экземпляр класса и глобальную точку доступа к нему.
- Когда помогает:
- нужен единственный ресурс/контроллер: настройки приложения, логгер, кэш, управляющий объект ОС.
- когда создание экземпляра дорого и нужно одноразовое инициализируемое состояние.
- Когда вредит:
- скрытые глобальные зависимости, усложняет тестирование (мокирование), затрудняет параллелизм и управление временем жизни.
- склонность к анти-паттерну «глобальная переменная» — спонтанные связи между модулями.
- Практики/альтернативы:
- использовать DI/инверсию управления для явного управления временем жизни и тестирования.
- если нужен один экземпляр в процессе, лучше предоставить его через контейнер зависимостей.
- Примеры в реальных приложениях:
- Java: `Runtime.getRuntime()`; многие логгеры (старые реализации).
- Частые случаи: объект конфигурации, менеджер подключения к оборудованию (с контролем доступа).
- Предупреждение: если Singleton mutable, документировать потокобезопасность и ИЛИ заменить на управляемый синглтон в DI-контейнере.
Factory (Factory Method / Abstract Factory / Simple Factory)
- Что это: отделяет создание объектов от их использования; фабрика инкапсулирует логику создания конкретных классов.
- Когда помогает:
- нужно создавать семейства взаимосвязанных объектов (Abstract Factory).
- конфигурация/параметры определяют конкретный подкласс во время выполнения.
- скрыть сложную логику инициализации, обеспечить централизованное управление созданием (пулы, кэширование, переиспользование).
- Когда вредит:
- преждевременная абстракция (много мелких фабрик) усложняет код.
- если создание простое, фабрика добавляет лишний уровень инициализации и класса.
- Практики/альтернативы:
- использовать фабрики при реальной вариативности реализации; иначе простая конструкция или builder/DI предпочтительнее.
- комбинировать с DI-контейнерами, FactoryBean/Provider для ленивой/условной инициализации.
- Примеры:
- Java: `DocumentBuilderFactory`, JDBC `DriverManager`/`DataSource` (создание подключений через пул).
- Веб-фреймворки: фабрики контроллеров, фабрики сериализаторов (JSON/XML) в зависимости от конфигурации.
Observer (Publish–Subscribe, Event Listener)
- Что это: объекты (наблюдатели) подписываются на события субъекта; при изменении субъект уведомляет наблюдателей.
- Когда помогает:
- нужно слабое связывание: отправитель не знает о конкретных получателях.
- UI-события, реактивные потоки, асинхронные уведомления, событийные архитектуры.
- масштабирование логики реакции: добавить новый обработчик без изменения источника.
- Когда вредит:
- утечки памяти при ненадёжной отписке (особенно в GUI/моб. приложениях).
- сложности отладки (порядок уведомлений, скрытые цепочки), непредсказуемое поведение при множественных наблюдателях.
- сильная рассылка событий может повредить производительности; можно получить каскадные обновления и гонки.
- Практики/альтернативы:
- явно управлять жизненным циклом подписки; использовать слабые ссылки/автоматическую отписку.
- ограничивать область видимости событий (локальные шины вместо глобальных).
- при синхронных простых связях — прямой вызов/колбэк.
- Примеры:
- GUI: DOM-события в браузере, слушатели в Swing/Android.
- Системы: брокеры сообщений (Kafka, RabbitMQ) в микросервисах; RxJava/RxJS для реактивных потоков.
Strategy
- Что это: инкапсулирует семейство взаимозаменяемых алгоритмов/политик и позволяет менять поведение во время выполнения.
- Когда помогает:
- нужно выбирать алгоритм/политику во время выполнения (например, разные стратегии кэширования, сортировки, вычислений).
- избавиться от условных операторов (if/else) и повысить открытость/закрытость (OCP).
- тестируемость и возможность комбинирования поведения.
- Когда вредит:
- слишком много маленьких классов-стратегий делает код фрагментированным.
- если стратегия простая функция, объекты стратегии избыточны — предпочтительны замыкания/функции.
- Практики/альтернативы:
- в языках с first-class functions — применять функции/замыкания вместо классов.
- комбинировать с параметризацией и фабрикой стратегий.
- Примеры:
- Java: `Comparator` как стратегия сравнения при сортировке.
- Платёжные шлюзы: разные стратегии оплаты (карта, кошелек, банковский перевод).
- Кэширование/политики вытеснения: LRU, LFU, FIFO как взаимозаменяемые стратегии.
Короткие рекомендации при выборе и использовании
- Предпочитайте явные зависимости (DI) вместо глобальных синглтонов.
- Не абстрагируйте заранее: вводите фабрики/стратегии, когда есть реальная вариативность или рост числа реализаций.
- Для Observer: следите за жизненным циклом подписчиков, используйте слабые ссылки или явную отписку.
- Для Strategy/Factory: если реализация — простая функция, используйте функции/замыкания вместо класса.
- Документируйте инварианты (потокобезопасность, жизненный цикл, порядок уведомлений).
Если нужно, могу привести короткие примеры кода (на Java/Python/JS) для каждого паттерна.