Python Davranışsal Tasarım Desenleri: Gözlemci, Strateji ve Komut

Davranışsal tasarım desenleri, bir yazılım geliştiricisinin cephaneliğindeki temel araçlardır. Nesneler arasındaki yaygın iletişim ve etkileşim sorunlarını ele alarak daha esnek, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir bir koda yol açarlar. Bu kapsamlı kılavuz, Python'daki üç önemli davranışsal deseni derinlemesine inceliyor: Gözlemci, Strateji ve Komut. Amaçlarını, uygulamalarını ve gerçek dünya uygulamalarını keşfedecek ve sizi bu desenleri projelerinizde etkili bir şekilde kullanma bilgisiyle donatacağız.

Davranışsal Desenleri Anlamak

Davranışsal desenler, nesneler arasındaki iletişim ve etkileşime odaklanır. Gevşek bağlantı ve esneklik sağlayarak algoritmaları tanımlar ve nesneler arasında sorumluluklar atarlar. Bu desenleri kullanarak, anlaşılması, değiştirilmesi ve genişletilmesi kolay sistemler oluşturabilirsiniz.

Davranışsal desenleri kullanmanın temel faydaları şunlardır:

• Geliştirilmiş Kod Organizasyonu: Bu desenler, belirli davranışları kapsülleyerek modülerliği ve netliği teşvik eder.
• Gelişmiş Esneklik: Bir sistemin davranışını temel bileşenlerini değiştirmeden değiştirmenize veya genişletmenize olanak tanırlar.
• Azaltılmış Bağlantı: Davranışsal desenler, nesneler arasında gevşek bağlantıyı teşvik ederek kod tabanının bakımını ve test edilmesini kolaylaştırır.
• Artırılmış Yeniden Kullanılabilirlik: Desenlerin kendileri ve bunları uygulayan kod, uygulamanın farklı bölümlerinde veya hatta farklı projelerde yeniden kullanılabilir.

Gözlemci Deseni

Gözlemci Deseni Nedir?

Gözlemci deseni, nesneler arasında bire çok bağımlılığı tanımlar, böylece bir nesne (konu) durumu değiştiğinde, tüm bağımlıları (gözlemciler) otomatik olarak bilgilendirilir ve güncellenir. Bu desen, tek bir nesnenin durumuna göre birden çok nesne arasında tutarlılığı korumanız gerektiğinde özellikle kullanışlıdır. Bazen Yayınla-Abone ol deseni olarak da adlandırılır.

Bunu bir dergiye abone olmak gibi düşünün. Siz (gözlemci), dergi (konu) yeni bir sayı yayınladığında güncellemeler (bildirimler) almak için kaydolursunuz. Yeni sayılar için sürekli kontrol etmeniz gerekmez; otomatik olarak bilgilendirilirsiniz.

Gözlemci Deseninin Bileşenleri

• Konu: Durumu ilgi çekici olan nesne. Bir gözlemci listesini tutar ve gözlemcileri eklemek (abone olmak) ve ayırmak (abonelikten çıkmak) için yöntemler sağlar.
• Gözlemci: Konunun durum değişikliklerini gözlemcilere bildirmek için çağırdığı güncelleme yöntemini tanımlayan bir arayüz veya soyut sınıf.
• SomutKonu: Konunun somut bir uygulaması, durumu depolar ve durum değiştiğinde gözlemcilere bildirir.
• SomutGözlemci: Gözlemcinin somut bir uygulaması, konudaki durum değişikliklerine tepki vermek için güncelleme yöntemini uygular.

Python Uygulaması

İşte Gözlemci desenini gösteren bir Python örneği:

class Subject:
    def __init__(self):
        self._observers = []
        self._state = None

    def attach(self, observer):
        self._observers.append(observer)

    def detach(self, observer):
        self._observers.remove(observer)

    def notify(self):
        for observer in self._observers:
            observer.update(self._state)

    @property
    def state(self):
        return self._state

    @state.setter
    def state(self, new_state):
        self._state = new_state
        self.notify()


class Observer:
    def update(self, state):
        raise NotImplementedError


class ConcreteObserverA(Observer):
    def update(self, state):
        print(f"ConcreteObserverA: State changed to {state}")


class ConcreteObserverB(Observer):
    def update(self, state):
        print(f"ConcreteObserverB: State changed to {state}")


# Example Usage
subject = Subject()

observer_a = ConcreteObserverA()
observer_b = ConcreteObserverB()

subject.attach(observer_a)
subject.attach(observer_b)

subject.state = "New State"
subject.detach(observer_a)
subject.state = "Another State"

Bu örnekte, `Subject`, `Observer` nesnelerinin bir listesini tutar. `Subject`'in `state`'i değiştiğinde, `notify()` yöntemini çağırır, bu da gözlemcilerin listesini yineler ve `update()` yöntemlerini çağırır. Her `ConcreteObserver` daha sonra durum değişikliğine uygun şekilde tepki verir.

Gerçek Dünya Uygulamaları

• Olay İşleme: GUI çerçevelerinde, Gözlemci deseni olay işleme için yoğun olarak kullanılır. Bir kullanıcı bir UI öğesiyle (örneğin, bir düğmeye tıklayarak) etkileşimde bulunduğunda, öğe (konu), olayın kayıtlı dinleyicilerini (gözlemcileri) bilgilendirir.
• Veri Yayınlama: Finans uygulamalarında, borsa sembolleri (konular) kayıtlı müşterilere (gözlemcilere) fiyat güncellemeleri yayınlar.
• Elektronik Tablo Uygulamaları: Bir elektronik tablodaki bir hücre değiştiğinde, bağımlı hücreler (gözlemciler) otomatik olarak yeniden hesaplanır ve güncellenir.
• Sosyal Medya Bildirimleri: Birisi bir sosyal medya platformunda bir gönderi yayınladığında, takipçileri (gözlemciler) bilgilendirilir.

Gözlemci Deseninin Avantajları

• Gevşek Bağlantı: Konu ve gözlemcilerin birbirlerinin somut sınıflarını bilmeleri gerekmez, bu da modülerliği ve yeniden kullanılabilirliği teşvik eder.
• Ölçeklenebilirlik: Konuyu değiştirmeden yeni gözlemciler kolayca eklenebilir.
• Esneklik: Konu, gözlemcileri çeşitli şekillerde (örneğin, senkron veya asenkron olarak) bilgilendirebilir.

Gözlemci Deseninin Dezavantajları

• Beklenmedik Güncellemeler: Gözlemciler, ilgilenmedikleri değişiklikler hakkında bilgilendirilebilir, bu da kaynakların israfına yol açar.
• Güncelleme Zincirleri: Basamaklı güncellemeler karmaşık ve hata ayıklaması zor hale gelebilir.
• Bellek Sızıntıları: Gözlemciler düzgün şekilde ayrılmazsa, çöp olarak toplanabilir ve bu da bellek sızıntılarına yol açar.

Strateji Deseni

Strateji Deseni Nedir?

Strateji deseni, bir algoritma ailesini tanımlar, her birini kapsüller ve birbirlerinin yerine kullanılabilir hale getirir. Strateji, algoritmanın onu kullanan istemcilerden bağımsız olarak değişmesine izin verir. Bu desen, bir görevi gerçekleştirmenin birden çok yolu olduğunda ve istemci kodunu değiştirmeden çalışma zamanında bunlar arasında geçiş yapabilmek istediğinizde kullanışlıdır.

Bir şehirden diğerine seyahat ettiğinizi hayal edin. Farklı ulaşım stratejileri seçebilirsiniz: uçak, tren veya araba kullanmak. Strateji deseni, varış noktanızı değiştirmeden maliyet, zaman ve kolaylık gibi faktörlere göre en iyi ulaşım stratejisini seçmenize olanak tanır.

Strateji Deseninin Bileşenleri

• Strateji: Algoritmayı tanımlayan bir arayüz veya soyut sınıf.
• SomutStrateji: Strateji arayüzünün somut uygulamaları, her biri farklı bir algoritmayı temsil eder.
• Bağlam: Bir Strateji nesnesine bir referansı koruyan ve algoritma yürütmesini ona devreden bir sınıf. Bağlamın, Stratejinin belirli uygulamasını bilmesi gerekmez; yalnızca Strateji arayüzüyle etkileşim kurar.

Python Uygulaması

İşte Strateji desenini gösteren bir Python örneği:

class Strategy:
    def execute(self, data):
        raise NotImplementedError


class ConcreteStrategyA(Strategy):
    def execute(self, data):
        print("Executing Strategy A...")
        return sorted(data)


class ConcreteStrategyB(Strategy):
    def execute(self, data):
        print("Executing Strategy B...")
        return sorted(data, reverse=True)


class Context:
    def __init__(self, strategy):
        self._strategy = strategy

    def set_strategy(self, strategy):
        self._strategy = strategy

    def execute_strategy(self, data):
        return self._strategy.execute(data)


# Example Usage
data = [1, 5, 3, 2, 4]

strategy_a = ConcreteStrategyA()
context = Context(strategy_a)
result = context.execute_strategy(data)
print(f"Result with Strategy A: {result}")

strategy_b = ConcreteStrategyB()
context.set_strategy(strategy_b)
result = context.execute_strategy(data)
print(f"Result with Strategy B: {result}")

Bu örnekte, `Strategy` arayüzü `execute()` yöntemini tanımlar. `ConcreteStrategyA` ve `ConcreteStrategyB`, verileri sırasıyla artan ve azalan sırada sıralayan bu yöntemin farklı uygulamalarını sağlar. `Context` sınıfı, bir `Strategy` nesnesine bir referansı korur ve algoritma yürütmesini ona devreder. İstemci, `set_strategy()` yöntemini çağırarak çalışma zamanında stratejiler arasında geçiş yapabilir.

Gerçek Dünya Uygulamaları

• Ödeme İşleme: E-ticaret platformları, farklı ödeme yöntemlerini (örneğin, kredi kartı, PayPal, banka havalesi) desteklemek için Strateji desenini kullanır. Her ödeme yöntemi, somut bir strateji olarak uygulanır.
• Nakliye Maliyeti Hesaplama: Çevrimiçi perakendeciler, ağırlık, varış yeri ve nakliye yöntemi gibi faktörlere göre nakliye maliyetlerini hesaplamak için Strateji desenini kullanır.
• Görüntü Sıkıştırma: Görüntü düzenleme yazılımı, farklı görüntü sıkıştırma algoritmalarını (örneğin, JPEG, PNG, GIF) desteklemek için Strateji desenini kullanır.
• Veri Doğrulama: Veri giriş formları, girilen veri türüne (örneğin, e-posta adresi, telefon numarası, tarih) göre farklı doğrulama stratejileri kullanabilir.
• Yönlendirme Algoritmaları: GPS navigasyon sistemleri, kullanıcı tercihlerine göre farklı yönlendirme algoritmaları (örneğin, en kısa mesafe, en hızlı zaman, en az trafik) kullanır.

Strateji Deseninin Avantajları

• Esneklik: Bağlamı değiştirmeden kolayca yeni stratejiler ekleyebilirsiniz.
• Yeniden Kullanılabilirlik: Stratejiler farklı bağlamlarda yeniden kullanılabilir.
• Kapsülleme: Her strateji kendi sınıfında kapsüllenir, bu da modülerliği ve netliği teşvik eder.
• Açık/Kapalı İlkesi: Mevcut kodu değiştirmeden yeni stratejiler ekleyerek sistemi genişletebilirsiniz.

Strateji Deseninin Dezavantajları

• Artan Karmaşıklık: Sınıf sayısı artabilir ve bu da sistemi daha karmaşık hale getirebilir.
• İstemci Farkındalığı: İstemcinin mevcut farklı stratejilerin farkında olması ve uygun olanı seçmesi gerekir.

Komut Deseni

Komut Deseni Nedir?

Komut deseni, bir isteği bir nesne olarak kapsüller, böylece istemcileri farklı isteklerle parametrelemenize, istekleri sıraya koymanıza veya günlüğe kaydetmenize ve geri alınabilir işlemleri desteklemenize olanak tanır. İşlemi çağıran nesneyi, onu nasıl gerçekleştireceğini bilen nesneden ayırır.

Bir restoranı düşünün. Siz (istemci), garsona (çağıran) bir sipariş (bir komut) verirsiniz. Garson yemeği kendi hazırlamaz; siparişi eylemi gerçekten gerçekleştiren şefe (alıcı) iletir. Komut deseni, sipariş sürecini pişirme sürecinden ayırmanıza olanak tanır.

Komut Deseninin Bileşenleri

• Komut: Bir isteği yürütmek için bir yöntemi bildiren bir arayüz veya soyut sınıf.
• SomutKomut: Bir alıcı nesnesini bir eyleme bağlayan Komut arayüzünün somut uygulamaları.
• Alıcı: Gerçek işi yapan nesne.
• Çağıran: Komuttan isteği yerine getirmesini isteyen nesne. Bir Komut nesnesini tutar ve işlemi başlatmak için yürütme yöntemini çağırır.
• İstemci: SomutKomut nesneleri oluşturur ve alıcılarını ayarlar.

Python Uygulaması

İşte Komut desenini gösteren bir Python örneği:

class Command:
    def execute(self):
        raise NotImplementedError


class ConcreteCommand(Command):
    def __init__(self, receiver, action):
        self._receiver = receiver
        self._action = action

    def execute(self):
        self._receiver.action(self._action)


class Receiver:
    def action(self, action):
        print(f"Receiver: Performing action '{action}'")


class Invoker:
    def __init__(self):
        self._commands = []

    def add_command(self, command):
        self._commands.append(command)

    def execute_commands(self):
        for command in self._commands:
            command.execute()


# Example Usage
receiver = Receiver()

command1 = ConcreteCommand(receiver, "Operation 1")
command2 = ConcreteCommand(receiver, "Operation 2")

invoker = Invoker()
invoker.add_command(command1)
invoker.add_command(command2)

invoker.execute_commands()

Bu örnekte, `Command` arayüzü `execute()` yöntemini tanımlar. `ConcreteCommand`, bir `Receiver` nesnesini belirli bir eyleme bağlar. `Invoker` sınıfı, `Command` nesnelerinin bir listesini tutar ve bunları sırayla yürütür. İstemci, `ConcreteCommand` nesneleri oluşturur ve bunları `Invoker`'a ekler.

Gerçek Dünya Uygulamaları

• GUI Araç Çubukları ve Menüleri: Her düğme veya menü öğesi bir komut olarak temsil edilebilir. Kullanıcı bir düğmeyi tıkladığında, karşılık gelen komut yürütülür.
• İşlem İşleme: Veritabanı sistemlerinde, her işlem bir komut olarak temsil edilebilir. Bu, geri alma/yeniden yapma işlevselliğine ve işlem günlüğüne izin verir.
• Makro Kaydı: Yazılım uygulamalarındaki makro kaydı özellikleri, kullanıcı eylemlerini yakalamak ve yeniden yürütmek için Komut desenini kullanır.
• İş Kuyrukları: Görevleri eşzamansız olarak işleyen sistemler, genellikle her işin bir komut olarak temsil edildiği iş kuyruklarını kullanır.
• Uzak Yordam Çağrıları (RPC): RPC mekanizmaları, uzak yöntem çağrılarını kapsüllemek için Komut desenini kullanır.

Komut Deseninin Avantajları

• Ayrıştırma: Çağıran ve alıcı ayrıştırılır, bu da daha fazla esneklik ve yeniden kullanılabilirlik sağlar.
• Sıraya Alma ve Günlüğe Kaydetme: Komutlar sıraya alınabilir ve günlüğe kaydedilebilir, bu da geri alma/yeniden yapma ve denetim izleri gibi özellikleri etkinleştirir.
• Parametreleştirme: Komutlar farklı isteklerle parametreleştirilebilir, bu da onları daha çok yönlü hale getirir.
• Geri Alma/Yeniden Yapma Desteği: Komut deseni, geri alma/yeniden yapma işlevselliğini uygulamayı kolaylaştırır.

Komut Deseninin Dezavantajları

• Artan Karmaşıklık: Sınıf sayısı artabilir ve bu da sistemi daha karmaşık hale getirebilir.
• Ek Yük: Komut nesneleri oluşturmak ve yürütmek bazı ek yük getirebilir.

Sonuç

Gözlemci, Strateji ve Komut desenleri, Python'da esnek, sürdürülebilir ve ölçeklenebilir yazılım sistemleri oluşturmak için güçlü araçlardır. Amaçlarını, uygulamalarını ve gerçek dünya uygulamalarını anlayarak, bu desenleri yaygın tasarım sorunlarını çözmek ve daha sağlam ve uyarlanabilir uygulamalar oluşturmak için kullanabilirsiniz. Her desenle ilişkili ödünleşimleri göz önünde bulundurmayı ve özel ihtiyaçlarınıza en uygun olanı seçmeyi unutmayın. Bu davranışsal desenlerde uzmanlaşmak, bir yazılım mühendisi olarak yeteneklerinizi önemli ölçüde geliştirecektir.