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PHP – Design Pattern Abstract Factory

Si tratta sicuramente di uno dei design pattern fondamentali introdotti dalla GoF.
Come il factory method rientra nella categoria dei pattern creazionali, cioè tra i modelli che forniscono meccanismi per la creazione di oggetti.

Partecipanti

  • AbstractFactory: Dichiara l’interfaccia per i metodi che creano i prodotti astratti.
  • ConcreteFactory: Implementa l’interfaccia AbstractFactory per creare i prodotti concreti.
  • AbstractProduct: Dichiara l’interfaccia per un tipo di oggetto prodotto.
  • ConcreteProduct: Implementa l’interfaccia AbstractProduct e definisce l’oggetto prodotto che deve essere creato dalla factory concreta corrispondente (ConcreteFactory).
  • Client: Utilizza solo le interfacce dichiarate da AbstractFactory e AbstractProduct.

Riassumendo, la responsabilità della creazione dei prodotti (ConcreteProduct) è dei ConcreteFactory, mentre AbstractFactory funge soltanto da interfaccia per questi.

Struttura

Abstract Factory

Obiettivo

Supponiamo che abbiamo varie famiglie di prodotti… il nostro scopo sarà quello di sostituire facilmente una famiglia con un’altra evitando una chiamata esplicita ai costruttori delle classi prodotto.
Possiamo raggiungere tale obiettivo rendendo astratto il processo di creazione degli oggetti.
Prendiamo in considerazione il diagramma del pattern, ci sono due famiglie di prodotti la famiglia1 (ProductA1 e ProductB1) e la famiglia2 (ProductA2 e ProductB2).
Il nostro obiettivo quindi sarà quello, previa configurazione del sistema con una famiglia prodotto, di renderlo indipendente da come gli oggetti vengono creati.

AbstractFactory

Rappresenta l’interfaccia utilizzata dai client per creare i prodotti concreti.
I client utilizzeranno questa interfaccia per creare famiglie di oggetti connessi tra loro in modo che non gli venga richiesto di specificare esplicitamente il nome delle classi concrete all’interno del proprio codice.

ConcreteFactory

Implementano l’interfaccia AbstractFactory e servono per creare i prodotti concreti. Ogni ConcreteFactory sarà responsabile della creazione di una famiglia di prodotti ed avrà tanti metodi quanti sono i prodotti concreti da creare.

AbstractProduct

Dichiara l’interfaccia per i prodotti concreti. I client utilizzeranno questa interfaccia indipendentemente dalla famiglia di prodotto con cui stiamo lavorando.

ConcreteProduct

Rappresenta un prodotto concreto, cioè l’oggetto che abbiamo bisogno di istanziare attraverso le fabbriche. Naturalmente ogni ConcreteProduct dovrà implementare l’interfaccia AbstractProduct corrispondente.

Client

Infine vediamo come il client utilizzerà questa struttura.
Come detto il nostro obiettivo sarà quello di rendere il sistema indipendente dalla creazione degli oggetti (prodotti) al fine permettere un’agile sostituzione di una famiglia di prodotti con un’altra.

L’esempio, anche se completamente privo di senso, ci dimostra come sia semplice passare da una famiglia ad un’altra, e come per il client non faccia nessuna distinzione la creazione di un oggetto sia quello di una famiglia piuttosto che di un’altra.
Senza il pattern se avessimo voluto creare il prodottoA della famiglia1 avremmo utilizzato il seguente codice:

Questo è proprio quello che vogliamo evitare, al fine di minimizzare la dipendenza con un particolare tipo di famiglia.
Con il nostro approccio:

abbiamo evitato la chiamata diretta al costruttore di ProductA1 ottenendo lo stesso risultato ma con una differenza sostanziale.
L’oggetto factory astrae completamente il processo di creazione non solo del prodotto A della famiglia1, ma per qualsiasi prodotto A, di qualsiasi famiglia.
Non solo, factory non è limitata al prodotto A ma può gestire la creazione dell’intero set di prodotti.
Possiamo raggiungere questo risultato grazie al fatto che factory implementa l’interfaccia AbstractFactory. AbstractFactory implementa difatti tutti i metodi necessari alla creazione delle diverse tipologie di prodotto (createProductA(), createProductB()).

Quando e come istanziare la fabbrica?

Una delle domande ricorrenti circa questo pattern è quella di stabilire in che punto dobbiamo istanziare la factory concreta. Quelli della banda dei quattro suggeriscono l’utilizzo del pattern singleton di modo da avere una sola istanza della fabbrica condivisa tra gli ambienti che la utilizzano.
Tuttavia nel corso degli anni abbiamo imparato come il pattern singleton sia considerato una cattiva pratica e possibilmente da evitare.
Quindi la risposta è: dipende dal contesto. Tuttavia deve essere fatto ragionevolmente presto e comunque prima che il programma abbia bisogno di usarla per la creazione dei prodotti.

Conclusioni

Il pattern Abstract Factory è un modello creazionale, utilizzato per costruire oggetti.
Tutti i linguaggi OO hanno un idioma per la creazione di oggetti. In PHP l’idioma è l’operatore new.
I pattern creazionali ci permettono di scrivere metodi che creano nuovi oggetti senza utilizzare esplicitamente tale operatore.
Questo ci porta ad uno dei principali vantaggi del pattern, e cioè che il client è totalmente disaccoppiato dai prodotti concreti.

Una volta inizializzata la fabbrica, saremo sicuri che l’applicazione sarà in grado di creare gli oggetti (prodotti) appropriati senza bisogno di modifiche.

Inoltre, possono essere aggiunte facilmente al sistema nuove famiglie di prodotti, semplicemente aggiungendo un nuovo tipo di ConcreteFactory che implementa AbstractFactory, e creando le specifiche implementazioni del prodotto.

Anche il factory method è un pattern avente come obiettivo la creazione di prodotti tuttavia l’abstract factory è particolarmente indicato quando il sistema deve creare più famiglie di prodotti, di cui ne sarà utilizzata solo una alla volta.

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PHP – Design Pattern Decorator

Nell’object-oriented programming il pattern Decorator è un design pattern strutturale, che ci permette di aggiungere funzionalità ad un oggetto dinamicamente in fase di runtime.
Detto anche Wrapper è di uno dei pattern fondamentali definiti dalla GoF.

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PHP – Design Pattern Strategy

Si tratta probabilmente di uno dei pattern (comportamentali) più famosi tra quelli teorizzati dalla banda dei quattro sul loro libro.
Il modello ha come scopo, una volta individuata una famiglia di algoritmi, di incapsularli rendendoli intercambiabili.

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PHP – Design Pattern Composite

Il Composite è un pattern fondamentale definito dalla GoF e rappresenta un modo semplice di aggregazione e gestione dei gruppi di oggetti simili in modo che per un client un singolo oggetto sia indistinguibile da un insieme di oggetti.

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Programmare verso l’interfaccia non verso l’implementazione

Uno dei principi cardine della programmazione ad oggetti è sicuramente:

Programmare verso l’interfaccia non verso l’implementazione.
(Program to an interface, not an implementation)

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Ereditarietà vs Composizione

Una delle attività fondamentali in un progetto orientato agli oggetti è stabilire rapporti tra le classi. Due modi di mettere in relazione le classi sono l’ereditarietà e la composizione.
Questo post ha come obiettivo mettere a confronto i precedenti due approcci ed eventualmente cercare di capire se uno è preferibile all’altro.

Ereditarietà

Non vi è dubbio che l’ereditarietà (detta anche specializzazione) è un potente strumento di progettazione per mutare le circostanze o i contesti. Si tratta di un meccanismo supportato direttamente dal linguaggio, il che si traduce in una notevole semplicità nel creare gerarchie di classi.

Tuttavia si dovrebbe anche considerare che l’ereditarietà crea una relazione statica definita a compile-time ed infrange il principio dell’incapsulamento creando una forte dipendenza nelle gerarchie.

Pro:

  • E’ facile da usare essendo parte del linguaggio
  • Si applica a tutti i metodi della classe (non è possibile ereditare solo una parte degli attributi e dei metodi)
  • Facilita il riutilizzo del codice consentendo alla sottoclasse di riutilizzare il codice della superclasse. Difatti se la classe figlio non esegue l’override del metodo potrà “riutilizzare” quello della classe genitore (senza riscriverlo).
  • Permette il polimorfismo (interfaccia unica ma comportamenti specifici diversi)

Contro:

  • E’ rigida, il comportamento è fissato al tempo di compilazione, creando così una relazione statica tra le classi.
  • Può portare alla creazione di gerarchie di classi “mostruose” che finiscono quasi sempre nel diventare ingestibili.
  • Viola il principio dell’incapsulamento: le classi figlie vedono quello che c’è nella classe padre (una modifica nella classe padre può avere conseguenze sulle classi figlio). In questo caso si dice che la classe figlio è “debolmente incapsula”.

L’ultimo punto è particolarmente “pericoloso”. Se si modifica la classe padre si rischia di dover riadattare anche tutte le classi figlio. Una teoria diffusa è quella di ereditare unicamente da classi astratte.
[box type=”note”]Da ricordare che in PHP (a differenza di altri linguaggi OOP) una classe può avere un solo genitore, non è supportata alcuna forma di eredità multipla.[/box]

Composizione

Come abbiamo visto, la relazione di ereditarietà rende difficile cambiare l’interfaccia di una classe padre, dato che questo si ripercuoterà su tutte le classi figlio che andrebbero riadattate. Vale quindi la pena guardare un approccio alternativo, fornito dalla composizione.

La composizione prevede un approccio che rende più facile la modifica del codice.

La composizione ci offre un grande vantaggio, l’oggetto componente è accessibile unicamente attraverso la sua interfaccia, in questo modo non si viola il principio dell’incapsulamento.

Pro:

  • E’ dinamica, ogni oggetto può essere rimpiazzato a run-time con un’altro oggetto che abbia la stessa interfaccia (sia dello stesso tipo).
  • Non viola il principio dell’incapsulamento, (dato che viene esposta soltanto l’interfaccia).
  • Evita la costruzione di gerarchie classi mostruose ed ingestibili.

Contro:

  • E’ meno semplice scrivere codice rispetto all’ereditarietà pura.
  • Il codice dinamico è più difficile da comprendere respetto ad uno più statico.
  • Porta ad un aumento del numero degli oggetti.

Dal punto di vista della dipendenza possiamo anche affermare che la composizione porta alla creazione di due oggetti, mentre attraverso l’ereditarietà l’oggetto in esecuzione è uno solo.

Riutilizzo

Sia l’ereditarietà che la composizione sono due tecniche comuni riguardo al riuso di funzionalità (di codice quindi) nei sistemi ad oggetti.
Il riutilizzo attraverso le sotto classi è definito white-box. Il termine si riferisce alla visibilità del codice. Come detto le classi figlio nella maggior parte dei casi sono in grado di vedere la struttura interna delle classi padre, violando così il principio dell’incapsulamento.
Il riuso definito attraverso la composizione e detto black-box. Gli oggetti appaiono come scatole nere, i dettagli implementativi non sono visibili ma e visibile soltanto l’interfaccia.

Quale utilizzare?

Dal punto di vista didattico/teorico si dovrebbe sceglie tra ereditarietà e composizione in base alle relazioni che vengono espresse.
In una relazione is-a si dovrebbe preferire l’ereditarietà.
In una relazione has-a invece sarebbe preferibile la composizione.

Quindi se:

  • Un oggetto di B è un (is-a) oggetto di A -> ereditarietà.
  • Un oggetto di B ha un (has-a) oggetto di A -> composizione.

Ancora:

  • Se tutti i metodi della classe A devono essere metodi anche di B allora si usa l’ereditarietà.
  • Se alcuni metodi della classe A non devono essere metodi anche di B allora si usa la composizione.

Da eredità a composizione

Vediamo ora l’ereditarietà al lavoro, l’impiegato è una persona ed eredita da questa:

Tuttavia, fregandocene della più logica relazione is-a, ecco come possiamo spostare il precedente esempio a favore delle composizione:

In questo esempio l’impiegato non eredita da una persona ma ottiene invece un oggetto Person passato tramite il costruttore (Dependency Injection). Dal punto di vista delle relazioni l’impiegato non “è una” persona ma “ha una” persona.
[box type=”note”]Il meccanismo che fa si che la composizione diventi un’alternativa all’ereditarietà riguardo al riuso del codice è detto Delega. Con la delega, come abbiamo visto, l’oggetto che riceve la richiesta delaga la risposta al proprio delegato (nell’esempio Employee delega la risposta a Person).[/box]

Conclusioni

Sia composizione che ereditarietà sono due “meccanismi” strettamente legati al tentativo di risolvere il problema del riutilizzo del codice (evitandone cioè la duplicazione).

Se il tuo intento e’ quello di riutilizzare parte del codice di una classe, invece che estenderla, sarebbe meglio utilizzare la composizione includendo nell’interfaccia solo i metodi per cui vuoi
delegarne l’implementazione.

Personalmente ho imparato a preferire quasi sempre la composizione rispetto all’ereditarietà. Non c’è nessun problema di programmazione risolvibile con l’eredità che non si possa risolvere con la composizione.

La composizione offre una migliore astrazione, migliore incapsulamento, elimina un sacco di complessità e diminuisce drasticamente la probabilità di rompere qualcosa da qualche parte quando si esegue una modifica nel codice.

Non ci sono spetti negativi nella composizione ed esclusione del fatto che saremo costretti a scrivere qualche riga in più di codice.

L’ereditarietà con il passare del tempo tende elevare la complessità, il codice diviene difficile da cambiare, mantenere, e scalare senza errori.
Quindi:

  • Prima di usare l’ereditarietà, valutare se la composizione ha più senso.
  • Se quello che si vuole veramente è riutilizzare il codice, utilizzare sempre la composizione.
  • Quando ci si trova davanti al dubbio se scegliere ereditarietà o composizione, scegliere senz’altro quest’ultimo tipo di relazione.
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PHP – Basi sulla Dependency Injection

Probabilmente uno dei più grandi e “moderni” problemi delle programmazione OOP sono le dipendenze.
Se desideriamo scrivere codice di buona qualità, (quindi buone applicazioni) si dovrebbe limitare il più possibile gli effetti delle dipendenze tra le nostre classi.

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PHP -Design Pattern Factory Method

Nella programmazione OOP quando si parla di pattern ci si riferisce semplicemente alle pratiche migliori per risolvere un determinato e noto problema. Ciò significa che anche se è possibile risolvere il problema con metodi alternativi, un pattern sarà il modo più efficace per raggiungere l’obiettivo.

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PHP – Design Pattern Observer

Il pattern observer (conosciuto anche come Publish-Subscribe Pattern) viene utilizzato per notificare ad uno o più oggetti il cambiamento di stato di un’altro oggetto, affinchè questi si aggiornino.

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PHP – Design Pattern Singleton

I design pattern sono degli schemi che mostrano una soluzione progettuale flessibile per problemi di programmazione comuni.