Giới thiệu về mẫu thiết kế

Thuộc phần Lập trình hướng đối tượng trong hành trình Java của Coddy. Bài học 64 trên 87.

Mẫu thiết kế là những giải pháp đã được kiểm chứng cho các vấn đề phổ biến mà nhà phát triển thường gặp khi xây dựng phần mềm. Thay vì phải sáng tạo lại từ đầu mỗi lần, bạn có thể áp dụng những khuôn mẫu đã được thử nghiệm qua thời gian này để giải quyết các thử thách thiết kế thường gặp.

Hãy xem mẫu thiết kế (design pattern) như những bản thiết kế. Chúng không cung cấp cho bạn đoạn code hoàn chỉnh để sao chép và dán, mà mô tả cách tổ chức lớp và đối tượng để giải quyết một dạng vấn đề cụ thể. Những mẫu thiết kế bạn sẽ học tận dụng các khái niệm OOP mà bạn đã nắm vững: kế thừa (inheritance), giao diện (interface), đa hình và kết hợp.

Mẫu thiết kế được chia thành ba nhóm chính:

Nhóm	Mục đích	Ví dụ
Khởi tạo	Cách tạo đối tượng	Singleton, Factory, Builder
Cấu trúc	Cách kết hợp các đối tượng	Adapter, Decorator, Composite
Hành vi	Cách các đối tượng giao tiếp	Observer, Strategy, Command

Tại sao nên học mẫu thiết kế? Chúng giúp bạn có chung vốn từ vựng với các nhà phát triển khác: nói “dùng Factory ở đây” sẽ truyền đạt ngay một ý tưởng phức tạp. Chúng cũng giúp bạn viết code linh hoạt, dễ bảo trì hơn bằng cách áp dụng các nguyên tắc như “lập trình hướng đến giao diện, không phải cách triển khai”.

Trong các bài học sắp tới, bạn sẽ triển khai một số mẫu thiết kế thiết yếu, bắt đầu với các mẫu thiết kế khởi tạo (creational patterns) như Singleton và Factory, sau đó chuyển sang các mẫu thiết kế hành vi (behavioral patterns) như Observer và Strategy.

Thử thách

Dễ

Hãy tạo một trình phân loại mẫu thiết kế đơn giản để thể hiện bạn hiểu ba nhóm mẫu thiết kế! Bạn sẽ tạo một hệ thống phân loại các mẫu thiết kế và giải thích mục đích của chúng, đồng thời sắp xếp code trong nhiều tệp.

Bạn sẽ tạo ba tệp:

Pattern.java: Tạo một giao diện có tên Pattern, định nghĩa hợp đồng cho mọi mẫu thiết kế. Giao diện của bạn cần khai báo hai phương thức: String getCategory() trả về nhóm của mẫu thiết kế (Creational, Structural hoặc Behavioral), và String getPurpose() trả về mô tả chức năng của nhóm mẫu thiết kế đó.
PatternInfo.java: Tạo ba lớp triển khai giao diện Pattern, mỗi lớp đại diện cho một nhóm mẫu thiết kế:
CreationalPattern sẽ trả về "Creational" cho nhóm và "How objects are created" cho mục đích.

StructuralPattern sẽ trả về "Structural" cho nhóm và "How objects are composed" cho mục đích.

BehavioralPattern sẽ trả về "Behavioral" cho nhóm và "How objects communicate" cho mục đích.
Main.java: Kết hợp các phần để tạo trình phân loại mẫu thiết kế! Bạn sẽ nhận một đầu vào: tên mẫu thiết kế (String), có thể là "Singleton", "Factory", "Adapter", "Decorator", "Observer" hoặc "Strategy".
Dựa trên đầu vào, hãy tạo đối tượng mẫu thiết kế phù hợp:
- "Singleton" và "Factory" là các mẫu thiết kế Creational
- "Adapter" và "Decorator" là các mẫu thiết kế Structural
- "Observer" và "Strategy" là các mẫu thiết kế Behavioral
Lưu đối tượng mẫu thiết kế vào một biến có kiểu Pattern (giao diện), qua đó thể hiện nguyên tắc lập trình dựa trên giao diện. Sau đó, in ra ba dòng sau:

Pattern: [input pattern name]

Category: [category from getCategory()]

Purpose: [purpose from getPurpose()]

Bạn sẽ nhận một đầu vào: tên của một mẫu thiết kế (String).

Thử thách này giúp củng cố ý chính của bài học: các mẫu thiết kế được sắp xếp thành các nhóm dựa trên vấn đề mà chúng giải quyết. Khi dùng giao diện, bạn cũng thực hành nguyên tắc "lập trình dựa trên giao diện, không phải dựa trên cách triển khai", một khái niệm cốt lõi giúp các mẫu thiết kế phát huy sức mạnh!

Tự làm thử

import java.util.Scanner;

class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        String patternName = scanner.nextLine();
        
        // TODO: Khai báo một biến kiểu Pattern (giao diện)
        Pattern pattern = null;
        
        // TODO: Dựa vào patternName, tạo đối tượng mẫu thiết kế phù hợp:
        // - "Singleton" và "Factory" là các mẫu khởi tạo
        // - "Adapter" và "Decorator" là các mẫu cấu trúc
        // - "Observer" và "Strategy" là các mẫu hành vi
        
        // TODO: In đầu ra theo định dạng sau:
        // Pattern: [tên mẫu thiết kế từ đầu vào]
        // Category: [danh mục từ getCategory()]
        // Purpose: [mục đích từ getPurpose()]
    }
}