Схема следующая:
Поместить целевой объект в другой объект, называемый декоратором, который большинство обращений переводит к переданному объекту, а часть (особенности) реализует самостоятельно.
Могут вкладываться друг в друга по цепочке.
Интерфейс декоратора и декорируемого объекта должны совпадать.

Отличается от паттерна «Strategy» тем, что в последнем всё наоборот – главным является целевой объект, который распределяет обращения «расширениям».

Листинг1. Decorator.php (PHP 5.2.5)

<?
//интерфейс, который будут реализовывать все: и целевой класс, и все декораторы
interface ClassInterface
{
	public function method1();

	public function method2();
}

//целевой класс
class TargetClass implements ClassInterface
{
	public function method1()
	{
		echo 'called "method1"';
	}

	public function method2()
	{
		echo '"called method2"';
	}
}

//от этого класса будут наследоваться все декораторы
abstract class AbstractTargetDecorator implements ClassInterface
{
	private $_componentObject = null;

	//т.к. реализуем интерфейс
	public function method1()
	{
		$this->_componentObject->method1();
	}

	public function method2()
	{
		$this->_componentObject->method2();
	}

	public function __construct(ClassInterface $componentObject)
	{
		$this->_componentObject = $componentObject;
	}

	//для вызова методов декораторов по цепочке
	public function __call($methodName, $arguments)
	{
		//чтобы не было ошибок; можно кидать Exception
		if (method_exists($this->_componentObject, $methodName))
			call_user_func_array(array($this->_componentObject, $methodName), $arguments);
	}

	public function abstractTargetDecoratorMethod()
	{
		echo 'called "abstractTargetDecoratorMethod"';
	}

}

//первый декоратор
class TargetDecorator1 extends AbstractTargetDecorator
{
	public function decorator1Method()
	{
		echo 'called "decorator1Method"';
	}
}

//второй декоратор
class TargetDecorator2 extends AbstractTargetDecorator
{
	public function decorator2Method()
	{
		echo 'called "decorator2Method"';
	}
}

//Использование

$decoratedObject = new TargetDecorator2(new TargetDecorator1(new TargetClass()));
//$decoratedObject = new TargetDecorator1(new TargetDecorator2(new TargetClass()));
//$decoratedObject = new TargetDecorator2(new TargetClass());
$decoratedObject->decorator1Method();
$decoratedObject->decorator2Method();
$decoratedObject->method1();
$decoratedObject->method2();
$decoratedObject->abstractTargetDecoratorMethod();

?>

Ну, вообще-то, что совсем необязательно AbstractTargetDecorator‘у реализовывать интерфейс ClassInterface. Это сделано для того, чтобы потомки могли друг в друга вкладываться. Хотя это и не нужно для паттерна декоратор.
Можно применить в следующем примере:
Есть 2 типа статей, которые состоят из нескольких типов модулей каждый. Причём эти модули одинаковы для обоих типов статей за исключением механизма их хранения. При этом все они наследуются от класса module.
Специфичность ситуации в том, что данные сохраняются в виде сериализованных объектов модулей, и второй тип статей вводился намного позже первого (накопилось много сохранённых данных).
При этом наследовать каждый модуль второго типа статей от соответствующего модуля первого типа нехорошо, т.к. механизм хранения один для всех модулей одного типа.
Именно в этом случае мог бы помочь паттерн Декоратор: для каждого типа статей создаётся класс, отвечающий за сохранение в зависимости от типа статьи, и декорирующий исходный объект.

Шаблоны проектирования были представлены общественности в книге Design Patterns (Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson и John Vlissides (известные как «банда четырёх»)). Основная концепция, представленная во введении, была простой. За годы разработки программного обеспечения Gamma и сотоварищи открыли определённые шаблоны («паттерны») проектирования, как и архитекторы, строящие дома и здания, могут разработать шаблоны расположения уборных или обустройства кухни. Используя эти шаблоны, или паттерны проектирования, можно проектировать качественные здания быстрее. То же применимо и к разработке программного обеспечения.

Паттерны проектирования представляют не только удобный способ для более быстрой разработки надёжного ПО, но и способ для инкапсуляции больших идей в понятных терминах. К примеру, можно говорить о написании системы сообщений для обеспечения слабой связности, а можно – о паттерне observer, а означать это будет одно и то же.

Сложно продемонстрировать значение паттернов на небольших примерах. Они при этом часто выглядят как излишнее усложнение кода, потому что проявляют себя обычно в крупных системах с большим количеством исходного кода. В этой статье не будут рассматриваться большие приложения, так что нужно использовать воображение, чтобы применить принципы примера (и далеко не обязательно точный его код) в своих больших приложениях. Это не означает, что не нужно использовать паттерны в маленьких приложениях. Многие приложения начинаются как небольшие и развиваются в крупные, так что нет причин не придерживаться этих правил сразу.

Теперь, когда стало немного понятно, что такое паттерны проектирования, и для чего они применяются, пора переходить к пяти самым популярным паттернам проектирования PHP 5.

Паттерн Factory (фабрика)

Многие паттерны проектирования в оригинальной книге Design Patterns поощряют слабую связанность. Для понимания этой концепции нужно упомянуть о борьбе, через которую проходят многие разработчики крупных систем. Проблема возникает при изменении куска кода и дальнейшей попытке отследить влияние этого изменения на систему (и в худшем случае – наблюдением за каскадом отказов системы, которые, предполагалось, никак с изменённым кодом не связанными).

Проблема в сильной свзязанности. Функции и классы в одной части системы слишком сильно полагаются на поведение и архитектуру других функций и классов (в другой части системы). Тут нужны паттерны, которые позволят классам общаться между собой, но при этом позволят избежать слишком сильной их привязки друг к другу, что привело бы к некоторому «переплетению» кода независимых частей.

В больших системах большее количество завязано на нескольких ключевых классах. Проблемы могут возникнуть при изменении этих классов. Предположим, у нас есть класс User, который читает из файла. Нам нужно поменять его на другой класс, который читает из базы данных, но во всём коде идут обращения к классу, ктороый читает из файла. Здесь пригодится паттерн factory.

Паттерн factory – это класс, который предоставляет методы для создания объектов. Вместо использования конструкции new напрямую, для создания объектов мы используем factory-класс. Весь код, который использует этот factory-класс, меняется автоматически.
В листинге1 приводится пример factory-класса. Серверная сторна состоит из двух частей: база данных и набор php-страниц для добавления каналов (фидов), запроса списка каналов и получения статьи, привязанной к определённому каналу.

Листинг1. Factory1.php

<?php
interface IUser
{
  function getName();
}

class User implements IUser
{
  public function __construct( $id ) { }

  public function getName()
  {
    return "Jack";
  }
}

class UserFactory
{
  public static function Create( $id )
  {
    return new User( $id );
  }
}

$uo = UserFactory::Create( 1 );
echo( $uo->getName()."\n" );
?>

Интерфейс IUser определяет, что следует делать объекту user. Реализация IUser называется User, и factory-класс UserFactory создаёт объекты User (в оригинале написано IUser). На рисунке1 показана связь в виде UML.

Рисунок1. Factory-класс и его интерфейс IUser и класс User

Если запустить этот код в комендной строке, получим:

% php factory1.php
Jack
%

В коде примера у factory запрашивается объект User и выводится результат метода getName().

Как вариант, паттерн factory использует factory-методы. Эти статические публичные методы класса создают объекты этого типа. Такой подход полезен, если создание объекта нетривиально. Предположим, что нам нужно сначала создать объект, а потом установить множество свойств для него. Такая версия паттерна factory инкапсулирует этот процесс, и поэтому сложный код инициализации не приходится копипастить по всему проекту. В листинге 2 показан пример использования factory-методов.

Листинг2. Factory2.php

<?php
interface IUser
{
  function getName();
}

class User implements IUser
{
  public static function Load( $id )
  {
        return new User( $id );
  }

  public static function Create( )
  {
        return new User( null );
  }

  public function __construct( $id ) { }

  public function getName()
  {
    return "Jack";
  }
}

$uo = User::Load( 1 );
echo( $uo->getName()."\n" );
?>

Этот код гораздо проще. В нём только один интерфейс – IUser – и один класс – User – для реализации этого интерфейса. У класса User два статических метода, создающих объект (поясню: оба метода создают объект класса User, но с разными параметрами; при этом можно было бы инициализировать свойства класса по-разному в разных методах). На рисунке2 показана связь в виде UML.

Рисунок2. Интерфейс IUser и класс User с двумя factory-методами

Запустив скрипт в командной строке, получим тот же результат, что и в первом примере:

% php factory2.php
Jack
%

Как и было сказано, иногда использование этих паттернов похоже на стрельбу из пушки по воробьям. Тем не менее, всё равно полезно изучить конкретный код, а уж потом использовать в реальных системах.

Паттерн Singleton (синглтон)

Некоторые ресурсы приложения уникальны, т.е. может быть один и только один его экземпляр. К примеру, соединение с базой данных через соответствующий дескриптор уникально. Нам нужно иметь доступ к созданному дескриптору базы данных, т.к. каждый раз при запросе открывать и закрывать соединение во время загрузки страницы накладно.

Для этого отлично подойдёт паттерн Singleton. Объект является синглтоном, если в приложении можно обратиться к одному и только к одному такому объекту.

Код в листинге 3 показывает реализацию синглтона соединения с базой данных.

Листинг3. Singleton.php

<?php
require_once("DB.php");

class DatabaseConnection
{
  public static function get()
  {
    static $db = null;
    if ( $db == null )
      $db = new DatabaseConnection();
    return $db;
  }

  private $_handle = null;

  private function __construct()
  {
    $dsn = 'mysql://root:password@localhost/photos';
    $this->_handle =& DB::Connect( $dsn, array() );
  }

  public function handle()
  {
    return $this->_handle;
  }
}

print( "Handle = ".DatabaseConnection::get()->handle()."\n" );
print( "Handle = ".DatabaseConnection::get()->handle()."\n" );
?>

В коде присутствует один класс, DatabaseConnection. Нельзя создать экземпляр класса DatabaseConnection напрямую, т.к. конструктор класса закрытый. Но можно получить один и только один экземпляр класса DatabaseConnection, использую метод get. UML-диаграмма этого кода показана на рисунке 3.

Рисунок 3. Синглтон соединения с базой данных

Для подтверждения того, что указанным методом можно получить доступ к одному и тому же ресурсу, достаточно запустить код в командной строке.

% php singleton.php
Handle = Object id #3
Handle = Object id #3
%

Оба вызова возвращают один и тот же объект. При использовании этого синглтона в приложении, одно и то же соединение будет использоваться всегда.
В небольших приложениях можно обойтись глобальными переменными, но в крупных приложениях следует этого избегать путём использования объектов и методов для получения доступа к ресурсам.

Паттерн Observer (наблюдатель)

Паттерн Observer предлагает ещё один способ, чтобы избежать сильной связанности между компонентами. Этот паттерн простой: один объект делает себя наблюдаемым, добавляя метод, который позволяет другому объекту, наблюдателю, себя зарегистрировать.
Когда наблюдаемый объект изменяется, он посылает уведомление зарегистрированным наблюдателям. Что происходит после получения уведомления с наблюдателем, не зависит от наблюдаемого объекта. В результате получаем способ общения между объектами без необходимости понимания, зачем.

Простой пример – список пользователей системы. Код в Листинге 4 показывает список пользователей, который отсылает уведомление при добавлении новых пользователей. За этим списком следит наблюдатель, ведущий лог; при получении уведомления он выводит сообщение.

Листинг 4. Observer.php

<?php
interface IObserver
{
  function onChanged( $sender, $args );
}

interface IObservable
{
  function addObserver( $observer );
}

class UserList implements IObservable
{
  private $_observers = array();

  public function addCustomer( $name )
  {
    foreach( $this->_observers as $obs )
      $obs->onChanged( $this, $name );
  }

  public function addObserver( $observer )
  {
    $this->_observers []= $observer;
  }
}

class UserListLogger implements IObserver
{
  public function onChanged( $sender, $args )
  {
    echo( "'$args' added to user list\n" );
  }
}

$ul = new UserList();
$ul->addObserver( new UserListLogger() );
$ul->addCustomer( "Jack" );
?>

В коде определяются 4 элемента: 2 интерфейса и 2 класса. Интерфейс IObservable определяет наблюдаемый объект, а UserList реализует этот интерфейс, чтобы зарегистрироваться в качестве наблюдаемого. IObserver определяет, что нужно, чтобы стать наблюдателем, а UserListLogger реализует интерфейс IObserver. Это показано в виде UML на рисунке 4.

Рисунок 4. Наблюдаемый UserList и наблюдатель UserListLogger

При запуске в командной строке получим вывод:

% php observer.php
'Jack' added to user list
%

Код примера создаёт UserList и добавляет UserListLogger в качестве наблюдателя. Затем добавляется новый посетитель, и UserListLogger уведомляется об этом изменении.
Важно понимать, что UserList не знает, что логгер собирается сделать. Может быть один или несколько наблюдателей, которые будут делать что-то другое. К примеру, можно сделать наблюдателя, который будет посылать некоторое сообщение новому пользователю, приветствуя вновь прибывшего.
Ценность такого подхода – в том, что UserList ничего не знает об объектах, зависимых от него; он концентрируется на управлении списком пользователей и рассылает уведомления при его изменении.

Этот паттерн не ограничивается объектами, хранящимися в памяти. Он используется и для систем очереди сообщений на базе баз данных (database-driven message queuing systems), использующихся в крупных приложениях.

Паттерн Сhain-of-command (цепочка команд)

Для реализации идеи слабой связанности паттерн Сhain-of-command передаёт сообщение, команду, запрос, как угодно, через набор обработчиков. Каждый обработчик решает, сможет ли он обработать этот запрос. Если может, запрос обрабатывается и процесс передачи останавливается. Можно добавлять/удалять обработчики без влияния на другие обработчики. Листинг 5 показывает пример реализации этого паттерна.

Листинг 5. Chain.php

<?php
interface ICommand
{
  function onCommand( $name, $args );
}

class CommandChain
{
  private $_commands = array();

  public function addCommand( $cmd )
  {
    $this->_commands []= $cmd;
  }

  public function runCommand( $name, $args )
  {
    foreach( $this->_commands as $cmd )
    {
      if ( $cmd->onCommand( $name, $args ) )
        return;
    }
  }
}

class UserCommand implements ICommand
{
  public function onCommand( $name, $args )
  {
    if ( $name != 'addUser' ) return false;
    echo( "UserCommand handling 'addUser'\n" );
    return true;
  }
}

class MailCommand implements ICommand
{
  public function onCommand( $name, $args )
  {
    if ( $name != 'mail' ) return false;
    echo( "MailCommand handling 'mail'\n" );
    return true;
  }
}

$cc = new CommandChain();
$cc->addCommand( new UserCommand() );
$cc->addCommand( new MailCommand() );
$cc->runCommand( 'addUser', null );
$cc->runCommand( 'mail', null );
?>

В коде определяется класс CommandChain, который управляет списком ICommand-объектов. Два класса реализуют интерфейс ICommand – один отвечает на запросы на почту, а другой – за добавление пользователей. UML показан на рисунке 5.

Рисунок 5. Цепочка команд и соответствующие команды

При запуске из командной строки скрипт выведет:

% php chain.php
UserCommand handling 'addUser'
MailCommand handling 'mail'
%

Код сначала создаёт объект CommandChain и добавляет в него два объекта команд. Потом запускаются две команды, чтобы посмотреть, кто на них ответит. Если имя команды не соответствует ни UserCommand, ни MailCommand, то код отрабатывает и ничего не происходит.

Паттерн Chain-of-command может быть ценным при создании расширяемой архитектуры обработки запросов, которая может быть применена для решения многих проблем.

Паттерн Strategy (стратегия)

Последним мы рассмотрим паттерн Strategy. В этом паттерне алгоритмы выносятся из сложных классов, чтобы их можно было быть легко изменить. К примеру, паттерн Strategy – это вариант, если нужно изменить способ ранжирования страниц в поисковой системе. Разобьём поисковый движок на несколько составных частей – одна пробегает по страницам, одна ранжирует каждую страницу, а ещё одна сортирует результаты, основываясь на рейтинге. Сложный путь – объединить все части в один класс. Используя паттерн Strategy, можно вынести часть, отвечающую за ранжирование страницы в другой класс, и можно будет изменять механизм ранжирования без вмешательства в остальной код поискового движка.

В более простом примере Листинга 6 приведён класс списка пользователей, который обеспечивает метод поиска набора пользователей, основанный на plug-and-play-наборе стратегий.

Листинг 6. Strategy.php

<?php
interface IStrategy
{
  function filter( $record );
}

class FindAfterStrategy implements IStrategy
{
  private $_name;

  public function __construct( $name )
  {
    $this->_name = $name;
  }

  public function filter( $record )
  {
    return strcmp( $this->_name, $record ) <= 0;
  }
}

class RandomStrategy implements IStrategy
{
  public function filter( $record )
  {
    return rand( 0, 1 ) >= 0.5;
  }
}

class UserList
{
  private $_list = array();

  public function __construct( $names )
  {
    if ( $names != null )
    {
      foreach( $names as $name )
      {
        $this->_list []= $name;
      }
    }
  }

  public function add( $name )
  {
    $this->_list []= $name;
  }

  public function find( $filter )
  {
    $recs = array();
    foreach( $this->_list as $user )
    {
      if ( $filter->filter( $user ) )
        $recs []= $user;
    }
    return $recs;
  }
}

$ul = new UserList( array( "Andy", "Jack", "Lori", "Megan" ) );
$f1 = $ul->find( new FindAfterStrategy( "J" ) );
print_r( $f1 );

$f2 = $ul->find( new RandomStrategy() );
print_r( $f2 );
?>

UML примера представлен на рисунке 6.

Рисунок 6. Список пользователей и стратегии отбора пользователей

Класс UserList представляет собой обёртку для массива имён. Он реализует метод find, который работает с одной из нескольких стратегий отбора из этих имён. Эти стратегии определены интерфейсом IStrategy, у которого есть две реализации: одна выбирает пользователей случайным образом, а в другой выбираются все имена после определённого (т.е. с учётом алфафвита).

При запуске в командной строке получим следующее:

% php strategy.php
Array
(
    [0] => Jack
    [1] => Lori
    [2] => Megan
)
Array
(
    [0] => Andy
    [1] => Megan
)
%

В примере один и тот же список пользователей прогоняется через две стратегии и выводятся результаты. В первом случае стратегия ищет все имена, «больше», чем «J» (Jack, Lori и Megan). Вторая стратегия выбирает имена случайным образом, и поэтому выдаёт разные результаты при разных запусках. В нашем случае это Andy и Megan.

Паттерн Strategy очень хорош для сложных систем управления данными, где нужна большая гибкость в фильтрации, поиске и обработке данных.

Выводы

Это лишь некоторые из наиболее распространённых паттернов проектирования, используемые в PHP-приложениях. Намного больше можно найти в книге Design Patterns. Не надо шарахаться от паттернов как от чего-то мистического. Паттерны – это отличные идеи, которые можно использовать при программировании на любом языке и любом уровне профессионального мастерства.

Перевод статьи.