Design Patterns คืออะไร ทำไมต้องใช้

ปัญหาที่พบเจอบ่อยในการเขียนโปรแกรมคือ เมื่อโปรแกรมมีความซับซ้อนและจำนวนโค้ดที่มากขึ้นทำให้ยากจะดูแล คนในทีมก็ยากจะทำงานร่วมกันได้เพราะแต่ละคนมีรูปแบบการเขียนโค้ดที่ไม่เหมือนกัน ในกรณีที่โปรแกรมต้องการพัฒนาให้มีฟังก์ชันในการทำงานที่มากกว่าเดิมก็ทำได้ยาก เพราะตัวโค้ดเองถูกพัฒนาโดยไม่มีรูปแบบ

Design patterns คือรูปแบบการเขียนโปรแกรมที่ถูกพัฒนาขึ้นเพื่อแก้ปัญหาโค้ดที่ดูซับซ้อนให้ดูได้ง่ายขึ้น ทำให้ผู้พัฒนาและทีมสามารถเข้าใจสิ่งที่โปรแกรมต้องทำได้ง่ายขึ้นและสามารถเพิ่มฟังก์ชันใหม่ๆเข้าไปในระบบได้ง่ายขึ้น โดยรูปแบบต่างๆถูกคิดค้นมาเพื่อใช้ในงานที่ต่างกัน

Design Patterns นั้นสามารถแบ่งเป็นกลุ่มใหญ่ๆตามรูปแบบการใช้งานได้ทั้งหมด 3 กลุ่มดังนี้

creational
structural
behavioral

Creational เป็นรูปแบบการเขียนที่ทำให้ตัวอ็อบเจกต์สามารถสร้างอ๊อบเจกต์อื่นๆขึ้นมาระหว่างการทำงานได้
Structural เป็นรูปแบบการเขียนที่ทำให้แต่ละอ็อบเจกต์ที่มีอยู่แล้วให้สามารถทำงานร่วมกันได้
Behavioral เป็นรูปแบบการเขียนที่ควบคุมการส่งข้อมูลระหว่างแต่ล่ะอ๊อบเจกต์

ตัวอย่างการใช้งาน ทุกครั้งที่มีการพูดถึง design patterns จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องมีโค้ดประกอบ ซึ่งหากจะให้ลงลึกในทุกหัวข้ออาจทำให้บทความนี้มีความยาวมากเกินไป จึงขอยกตัวอย่างการทำใช้งาน design patterns ในกลุ่ม cretional ที่มีการใช้งานบ่อย

Creational

จากรูปการเขียนโค้ดในรูปแบบในกลุ่มของ Creational นั้นจะเป็นการทำงานโดยผ่าน Creator โดยหน้าที่หลักๆคือ หลังจากที่มี Request เข้ามาจะทำการเรียกอ็อบเจกต์ที่จำเป็นต้องใช้งานแล้วส่งค่ากลับไปยัง Request จะสังเกตได้ว่าตัว Request นั้นไม่จำเป็นจะต้องรู้เลยว่าอ๊อฟเจกต์ทำงานอย่างไรแค่เรียกสิ่งที่อยากได้ก็พอ และตัว Creator เองก็ไม่จำเป็นต้องรู้ว่าระบบทำงานอย่างไรแค่เรียกอ๊อบเจกต์ให้ทำงานแล้วส่งกลับไปให้ Request ก็พอ การทำงานส่วนใหญ่จะอยู่ที่ Abstracted Object โดยเราจะแบ่งงานที่มีความซับซ้อนออกเป็นกลุ่มที่ทำงานในลักษณะเดียวกัน จากนั้นให้ส่วนของ Creator คอยควบคุมการการสร้างอ็อบเจกต์ใหม่ให้ตรงกับความต้องการของ Request ก็พอ

Creational สามารถแยกย่อยได้ออกเป็นอีกหลายรูปแบบ โดยแต่ละรูปแบบจะมีลักษณะการทำงานที่เหมือนกันคือมี Creator คอยสร้างอ็อบเจกต์ขึ้นมา

ตัวอย่าง Design Patterns ที่อยู่ในกลุ่ม Creational

Factory Method
Prototype
Adapter
Decorator

Factory Method

Factory Method เป็น Design Patterns หนึ่งที่อยู่ในกลุ่มของ Creational ซึ่งแน่นอนว่าการทำงานตัองอยู่ในรูปแบบมี Creator คอยสร้างอ๊อบเจกต์อื่นขึ้นมาอย่างแน่นอน

ตัวออย่างการใช้งาน Factory Method Design Pattern
ตัวอย่างนี้สมมุติให้เป็นการพัฒนาโปรแกรมสำหรับชำระเงินออนไลน์ โดยจะมีทั้งหมด 2 วิธีคือ

1.ผ่านทางระบบ Paypal
2.ผ่านทางระบบ Credit Card

โดยวิธีการชำระเงิน 2 ระบบนี้มีความแตกต่างกันในการส่งข้อมูลไปยังเซิร์ฟเวอร์ที่ใช้ในการชำระเงิน และรับค่าที่ถูกส่งมาจากเซิร์ฟเวอร์ของระบบชำระเงินมายังระบบซึ่งขั้นตอนต่างๆของการชำระเงินของทั้ง 2 วิธีนั้นไม่มีทางเหมือนกันอย่างแน่นอน หากไม่มีการใช้ design patterns เข้ามาช่วยรับรองได้ว่าโค้ดจะต้องมีความยุ่งเหยิงมาก เพราะต้องรองรับการทำงานของระบบ 2 วิธีที่ไม่เหมือนกัน นอกจากนี้หากมีระบบใหม่เพิ่มขึ้นมาเช่น มีการเปลี่ยนธนาคารที่ใช้ในการชำระเงิน การแก้ไขจะมีความยุ่งยากมาก

ในกรณีนี้จึงแยกการทำงานของทั้ง 2 ระบบออกเป็น 2 คลาส คือ Paypal , Creditcard โดย Extended มาจากคลาส Payment หากต้องการใช้งานคลาสทั้ง 2 ก็สามารถเรียกใช้งานผ่านทางคลาส PaymentFactory ดังภาพด้านล่าง

ตัวอย่างโค้ด

Payment.php

interface Payment
{
    //เมธอดสำหรับเตรียมข้อมูลเพื่อส่งไปเซิร์ฟเวอร์ของระบบชำระเงิน
    public function createTransaction();

    //เมธอดสำหรับรับข้อมูลที่ส่งกลับมาจากเซิร์ฟเวอร์ของระบบชำระเงิน
    public function callbackTransaction();
}

interface Payment

{

//เมธอดสำหรับเตรียมข้อมูลเพื่อส่งไปเซิร์ฟเวอร์ของระบบชำระเงิน

public function createTransaction();

//เมธอดสำหรับรับข้อมูลที่ส่งกลับมาจากเซิร์ฟเวอร์ของระบบชำระเงิน

public function callbackTransaction();

}

ไฟล์นี้ใช้สำหรับเป็นแม่แบบให้กับไฟล์ paypal.php , creditcard.php ความสำคัญที่จำเป็นต้องใช้ interface เพื่อให้คลาสทั้ง 2 มีเมธอดที่เหมือนกันเพื่อให้ paymentfactory เรียกใช้ได้ถูกต้อง และเผื่อไว้ในกรณีที่มีระบบการชำระเงินแบบใหม่จะได้ดูตัวอย่างการเขียนจาก interface คลาสและสามารถเข้าใจการทำงานของระบบได้เร็วขึ้น

PayPal.php

class PayPal implements Payment
{
    public function createTransaction()
    {
       //การเตรียมค่าสำหรับระบบชำระเงินผ่านระบบ PayPal
    };

    public function callbackTransaction()
    {
       //หลังจากรับค่าจากเซิร์ฟเวอร์ของระบบ PayPal ต้องการให้ทำอะไรต่อไป
    };
}

class PayPal implements Payment

{

public function createTransaction()

{

//การเตรียมค่าสำหรับระบบชำระเงินผ่านระบบ PayPal

};

public function callbackTransaction()

{

//หลังจากรับค่าจากเซิร์ฟเวอร์ของระบบ PayPal ต้องการให้ทำอะไรต่อไป

};

}

CreditCard.php

class CreditCard implements Payment
{
    public function createTransaction()
    {
       //การเตรียมค่าสำหรับระบบชำระเงินผ่านระบบ Credit Card
    };

    public function callbackTransaction()
    {
       //หลังจากรับค่าจากเซิร์ฟเวอร์ของระบบ Credit Card ต้องการให้ทำอะไรต่อไป
    };
}

class CreditCard implements Payment

{

public function createTransaction()

{

//การเตรียมค่าสำหรับระบบชำระเงินผ่านระบบ Credit Card

};

public function callbackTransaction()

{

//หลังจากรับค่าจากเซิร์ฟเวอร์ของระบบ Credit Card ต้องการให้ทำอะไรต่อไป

};

}

จะเห็นได้ว่าทั้ง 2 ไฟล์นั้นสามารถอ่านเข้าใจได้ง่ายขึ้น ไม่มีความซับซ้อนเหลือคลาสใดทำอะไรก็จบในคลาสนั้นได้ ถ้าหากต้องการเพิ่มระบบชำระเงินก็สามารถเพิ่มคลาสใหม่เข้ามาในระบบโดยอ้างอิงจาก Payment คลาสซึ่งเป็น Interface ได้ทันที

PaymentFactory.php

class PaymentFactory
{
    public static function paymentGateway($type)
    {
        $targetClass = ucfirst($type);
  
        if (class_exists($targetClass) && is_subclass_of($targetClass, $baseClass)) {
            return new $targetClass;
        } else {
            throw new Exception("The Payment type '$type' is not recognized.");
        }
    }
}

class PaymentFactory

{

public static function paymentGateway($type)

{

$targetClass = ucfirst($type);

if (class_exists($targetClass) && is_subclass_of($targetClass, $baseClass)) {

return new $targetClass;

} else {

throw new Exception("The Payment type '$type' is not recognized.");

}

คลาส PaymentFactory คือหัวใจของการทำงานโดยทำหน้าที่เป็น Creator สำหรับสร้างอ็อบเจกต์ใหม่ขึ้นมาและส่งกลับไปยัง Request

ยังมีข้อสงสัยเรื่อง Factory Method แนะนำให้อ่านเพิ่มเติมที่นี่ได้ http://www.oodesign.com/factory-pattern.html

สรุป

จากประสพการณ์ในการพัฒนา เมื่อการ design patterns มาใช้พบว่าสามารถทำให้การทำงานรวดเร็วขึ้น เพราะระหว่างการพัฒนาไม่จำเป็นต้องวางคิดรูปแบบการเขียนโค้ดเอง แต่เลือกใช้จากรูปแบบที่มีคนอื่นคิดไว้แล้ว เมื่อจะให้คนอื่นทำงานต่อจากส่วนที่เราทำไว้ก็แค่บอกว่าเราได้เลือกใช้ design patterns แบบใดเอาไว้ก็สามารถต่องานกันได้โดยไม่จำเป็นต้องอธิบายมาก และตัวเราเองเมื่อกลับมาแก้ไขโค้ดที่ตัวเองได้เขียนไว้ก็สามารถทำได้ง่ายด้วย

Design Patterns นั้นช่วยให้เราสามารถทำงานได้เร็วขึ้นแต่ไม่ได้ช่วยให้โปรแกรมของเรามีประสิทธิ์ภาพมากขึ้น ดังนั้นเราควรศึกษารูปแบบเอาไว้ให้มากๆเพราะให้เราได้เลือกใช้ได้ตรงจุดประสงค์ มีคำกล่าวที่ว่า “หากค้อนเป็นเครื่องมืออย่างเดียวที่เรามีอยู่ จงมองทุกงานให้เป็นตะปู” สิ่งนี้ใช้ไม่ได้กับการใช้งาน design patterns เพราะหากเลือกใช้งานผิดแทนที่จะช่วยให้เราทำงานได้เร็วขึ้นกลับจะทำให้ทุกอย่างแย่ลง

หนังสือแนะนำสำหรับผู้อยากศึกษาเพิ่มเติม
Learning PHP Design Patterns