Design pattern dijelaskan: 23 pola Gang of Four

Apa itu design pattern

Design pattern bukan pustaka atau potongan kode yang tinggal disalin. Design pattern adalah deskripsi masalah yang berulang, inti solusinya, dan trade-off dari pemakaiannya. Anda tetap menulis kodenya sendiri, disesuaikan dengan bahasa dan program Anda.

Buku GoF menjelaskan setiap pola dengan empat elemen penting:

• Nama: satu atau dua kata yang memungkinkan developer membicarakan desain, misalnya "kita bisa membungkusnya dengan pola Decorator".
• Masalah: kapan pola diterapkan, dan situasi yang membuatnya diperlukan.
• Solusi: kelas atau objek yang terlibat, tanggung jawabnya, dan cara mereka berkolaborasi.
• Konsekuensi: biaya dan manfaatnya, misalnya fleksibilitas lebih besar dengan imbalan lebih banyak kelas.

Gagasan ini berasal dari arsitektur. Buku Christopher Alexander, A Pattern Language (1977), menjelaskan solusi berulang untuk bangunan dan kota, dan para penulis GoF menerapkan gagasan yang sama pada perangkat lunak berorientasi objek.

Buku Gang of Four

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software diterbitkan Addison-Wesley pada 1994. Contohnya memakai C++ dan Smalltalk, tetapi polanya berlaku untuk bahasa berorientasi objek apa pun, termasuk Java, C#, TypeScript, Python, dan Kotlin.

Selain katalog, buku ini menganjurkan dua prinsip umum yang mendasari sebagian besar pola:

• Program to an interface, not an implementation. Kode sebaiknya bergantung pada apa yang bisa dilakukan sebuah objek, bukan pada kelas konkretnya.
• Favor object composition over class inheritance. Membangun perilaku dengan menggabungkan objek biasanya lebih fleksibel daripada membangun hierarki kelas yang dalam.

Buku ini juga mengklasifikasikan setiap pola menurut cakupannya: pola kelas memakai inheritance dan ditetapkan saat kompilasi (pola Factory Method, pola Adapter versi kelas, pola Interpreter, pola Template Method), sedangkan pola objek memakai composition dan dapat berubah saat runtime (semua yang lain).

Semua 23 pola GoF menurut kategori

Pola creational mengatur cara objek dibuat. Pola structural mengatur cara kelas dan objek digabungkan menjadi struktur yang lebih besar. Pola behavioral mengatur cara objek berkomunikasi dan berbagi tanggung jawab.

Pola dalam praktik: pola Strategy di TypeScript

Berikut contoh kecil sebuah pola yang bekerja. Sebuah checkout harus menghitung ongkos kirim dengan berbagai cara. Alih-alih rantai if/else yang terus memanjang, setiap aturan menjadi objek yang dapat dipertukarkan di balik satu interface:

interface ShippingStrategy {
  cost(weightKg: number): number;
}
class FlatRate implements ShippingStrategy {
  cost(): number { return 5; }
}
class PerKilogram implements ShippingStrategy {
  cost(weightKg: number): number { return 2 * weightKg; }
}
class Checkout {
  constructor(private shipping: ShippingStrategy) {}
  setShipping(s: ShippingStrategy): void { this.shipping = s; }
  total(itemsPrice: number, weightKg: number): number {
    return itemsPrice + this.shipping.cost(weightKg);
  }
}
const checkout = new Checkout(new FlatRate());
console.log(checkout.total(40, 3)); // 45
checkout.setShipping(new PerKilogram());
console.log(checkout.total(40, 3)); // 46

Di TypeScript, fungsi adalah nilai, sehingga desain yang sama dapat ditulis dengan kode lebih sedikit. Ini tema yang umum: banyak pola menjadi lebih sederhana, atau hilang, pada bahasa dengan fungsi first-class.

type Shipping = (weightKg: number) => number;
const flatRate: Shipping = () => 5;
const perKilogram: Shipping = (w) => 2 * w;
function total(itemsPrice: number, weightKg: number, shipping: Shipping): number {
  return itemsPrice + shipping(weightKg);
}
console.log(total(40, 3, flatRate));    // 45
console.log(total(40, 3, perKilogram)); // 46

Cara memilih pola

Mulailah dari masalah, jangan pernah dari polanya. Pola layak menambah kelas hanya jika menghilangkan kesulitan nyata dalam kode Anda. Pertanyaan berikut menunjuk ke kandidat yang biasa:

1. Tulis dulu kode paling sederhana yang berfungsi.
2. Ketika perubahan yang sama terus menyakitkan (misalnya, setiap jenis pembayaran baru mengubah lima file), beri nama masalahnya.
3. Cari pola yang menangani masalah itu dan baca konsekuensinya.
4. Terapkan versi terkecil dari pola yang menghilangkan masalah tersebut, lalu berhenti di situ.

Kritik dan batasan

Design pattern berguna, tetapi sering disalahgunakan. Kritik yang umum perlu diketahui:

• Pemakaian berlebihan: menambah factory, interface, dan manager "untuk jaga-jaga" membuat kode sederhana sulit dibaca. Ini kadang disebut pattern fever.
• Fitur bahasa yang hilang: pada 1996 Peter Norvig menunjukkan bahwa 16 dari 23 pola GoF tidak terlihat atau lebih sederhana pada bahasa dinamis seperti Lisp dan Dylan. Fungsi first-class menggantikan pola Strategy dan pola Command, dan iterator bawaan menggantikan pola Iterator.
• Pola Singleton khususnya dianggap luas sebagai anti-pattern jika dipakai sebagai state global, karena menyembunyikan dependensi dan mempersulit pengujian.
• Katalog ini berasal dari 1994. Praktik selanjutnya menambahkan pola terkenal lain yang tidak ada di buku, seperti dependency injection, repository, dan berbagai varian Model-View-Controller.

Nilai abadi buku ini adalah kosakata dan kebiasaan memikirkan trade-off. Mengatakan "ini pola Adapter" memberi tahu developer lain banyak hal dalam dua kata.

Prinsip terkait

Pola sering dijelaskan bersama prinsip SOLID dalam desain berorientasi objek. Misalnya, pola Strategy dan pola Decorator adalah cara langsung mengikuti open/closed principle, dan pola Abstract Factory adalah cara umum menerapkan dependency inversion principle. Mempelajari prinsipnya membantu Anda memahami mengapa sebuah pola berbentuk seperti itu.