Patron de conception

En informatique, un patron de conception ou motif de conception est un concept de génie logiciel destiné à résoudre les problèmes récurrents suivant le paradigme objet.

Les deux termes sont des traductions de l'expression anglophone design pattern, tentant d'exprimer la réutilisabilité d'un concept qu'on retrouve dans les patrons et les motifs.

Les patrons de conception décrivent des solutions standard pour répondre à des problèmes d'architecture et de conception des logiciels.

Tout comme les algorithmes, il ne s'agit pas de fragments de code source, puisque les patrons de conception sont le plus souvent indépendants du langage de programmation.

En revanche là où un algorithme s'attache à décrire d'une manière formelle comment résoudre un problème particulier, les patrons de conception décrivent des procédés de conception généraux et permettent en conséquence de mieux capitaliser l'expérience appliquée à la conception logicielle. Il a donc également une grande influence sur l'architecture logicielle d'un système.

Le but général des patrons de conception est de minimiser les interactions qu'il peut y avoir entre les différentes classes (ou modules, plus généralement) d'un même programme. L'avantage de ces patrons est de diminuer le temps nécessaire au développement d'un logiciel et d'augmenter la qualité du résultat, notamment en appliquant des solutions déjà existantes à des problèmes courants de conception. Ils sont là pour éviter la présence d'anti-patrons. Ils sont aussi utiles pour définir un vocabulaire commun entre les différents acteurs de l'écriture d'un logiciel.

Ces patrons sont décrits sous une forme abstraite, sans s'attacher aux détails du problème à résoudre.

Formalisés dans le livre du « Gang of Four » (GoF, Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson et John Vlissides) intitulé « Design Patterns -- Elements of Reusable Object-Oriented Software » (voir bibliographie) en 1995, les patrons de conception tirent leur origine des travaux de l'architecte Christopher Alexander dans les années 70.

Citations

• « Chaque patron décrit un problème qui se manifeste constamment dans notre environnement, et donc décrit le cœur de la solution à ce problème, d’une façon telle que l’on puisse réutiliser cette solution des millions de fois, sans jamais le faire deux fois de la même manière » — Christopher Alexander, 1977.
• « Les patrons offrent la possibilité de capitaliser un savoir précieux né du savoir-faire d’experts » — Buschmann, 1996.

La description d'un patron de conception suit un formalisme fixe :

• Nom
• Description du problème à résoudre
• Description de la solution : les éléments de la solution, avec leurs relations. La solution est appelée patron de conception.
• Conséquences : résultats issus de la solution.

Ce formalisme aide surtout à mieux comprendre l'utilisation et la logique interne de chaque patron, mais ne correspond pas à l'usage habituel du terme. Le mot structure serait peut-être plus adapté.

Un aspect de construction plus important est l'orthogonalité: chaque patron doit correspondre à une approche différente, qui ne répète pas les idées ou stratégies présentes dans d'autres patrons. Cette qualité devrait permettre d'aider le concepteur à décortiquer un problème et à en résoudre chaque aspect d'une façon organisée, ainsi que de combiner les patrons pour construire une solution. Certains auteurs voient alors un manque d'orthogonalité dans les patrons GoF, tandis que d'autres en proposent encore davantage (Vlissides, Grand).

Les patrons de conception les plus connus sont au nombre de 23. Ils sont couramment appelés « patrons GoF » (de « Gang of Four », d'après les quatre créateurs du concept). Le patron Modèle-Vue-Contrôleur (MVC) est une combinaison des patrons Observateur, Stratégie et Composite.

On distingue trois familles de patrons de conception selon leur utilisation :

• de construction : ils définissent comment faire l'instanciation et la configuration des classes et des objets.
• structuraux : ils définissent comment organiser les classes d'un programme dans une structure plus large (séparant l'interface de l'implémentation).
• comportementaux : ils définissent comment organiser les objets pour que ceux-ci collaborent (distribution des responsabilités) et expliquent le fonctionnement des algorithmes impliqués.

Création

• Fabrique abstraite (Abstract Factory)
• Monteur (Builder)
• Fabrique (Factory Method)
• Prototype (Prototype)
• Singleton (Singleton)

Structure

• Adaptateur (Adapter)
• Pont (Bridge)
• Objet composite (Composite)
• Décorateur (Decorator)
• Façade (Facade)
• Poids-mouche ou poids-plume (Flyweight)
• Proxy (Proxy)

Comportement

• Chaîne de responsabilité (Chain of responsibility)
• Commande (Command)
• Interpréteur (Interpreter)
• Itérateur (Iterator)
• Médiateur (Mediator)
• Mémento (Memento)
• Observateur (Observer)
• État (State)
• Stratégie (Strategy)
• Patron de méthode (Template Method)
• Visiteur (Visitor)

Les patrons GRASP sont des patrons créés par Craig Larman qui décrivent des règles pour affecter les responsabilités aux classes d'un programme orienté objets pendant la conception, en liaison avec la méthode de conception BCE (pour « Boundary Control Entity » - en français MVC « Modèle Vue Contrôleur ») :

• Responsabilités
• Expert
• Créateur
• Faible couplage
• Forte cohésion
• Contrôleur
• Polymorphisme
• Indirection
• Fabrication pure

Martin Fowler, dans son livre Entreprise Design Pattern, présente aussi des séries de patron de conception courants. Par exemple, on y retrouve les patrons de couplage entre un modèle objet et une base de donnée relationnelle. Par exemple, différents patrons pour le polymorphisme. On y retrouve les patrons Optimistic Offline Lock et Pessimistic Offline Lock.

Il s'agit de patrons de base, concrets.

• Modèle-Vue-Contrôleur
• Inversion de contrôle
• Injection de dépendances

• Antipattern
• Liste des patrons de conceptions