Einführung
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Was sind Design Patterns?
Design Patterns (deutsch: Entwurfsmuster) sind bewährte Lösungsansätze für wiederkehrende Probleme in der Softwareentwicklung. Sie sind keine fertigen Codebausteine, sondern strukturelle und konzeptionelle Vorlagen, die helfen, typische Herausforderungen in der Architektur und im Design von Anwendungen effizient zu lösen.
Ein Design Pattern beschreibt ein Problem, den Kontext und eine Lösung: also wie und wann ein bestimmtes Muster sinnvoll eingesetzt wird.
Warum Design Patterns?
In komplexen Projekten tauchen immer wieder ähnliche Probleme auf:
- Wie organisiere ich Objekte und ihre Abhängigkeiten?
- Wie trenne ich Logik, Darstellung und Datenzugriff?
- Wie erweitere ich bestehende Funktionen, ohne Code zu duplizieren?
Design Patterns helfen dabei, solche Fragen systematisch und wiederverwendbar zu beantworten.
Ziele von Design Patterns:
- Struktur schaffen und Lesbarkeit verbessern
- Code-Wiederverwendung und Wartbarkeit erhöhen
- Kommunikation im Team vereinfachen
- Architekturentscheidungen standardisieren
Ein Pattern ist dabei wie eine gemeinsame Sprache: Wenn jemand sagt „Das lösen wir mit einem Strategy Pattern“, verstehen erfahrene Entwickler sofort, was gemeint ist, unabhängig von der Programmiersprache.
Geschichte und Ursprung
Das Konzept stammt ursprünglich aus der Architektur (Christopher Alexander, 1977) und wurde 1994 durch das Buch „Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software“ von der sogenannten Gang of Four (GoF) in die Softwareentwicklung übertragen.
Die Autoren Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson und John Vlissides beschrieben darin 23 grundlegende Muster, die bis heute die Basis moderner Softwarearchitektur bilden.
Kategorien von Design Patterns
Design Patterns lassen sich in drei Hauptkategorien einteilen:
| Kategorie | Zweck | Beispiele |
|---|---|---|
| Erzeugungsmuster (Creational Patterns) | Regeln, wie Objekte erstellt werden | Singleton, Factory, Abstract Factory, Prototype, Builder |
| Strukturmuster (Structural Patterns) | Regeln, wie Klassen und Objekte zusammengesetzt werden | Adapter, Bridge, Composite, Decorator, Proxy, Facade |
| Verhaltensmuster (Behavioral Patterns) | Regeln, wie Objekte miteinander interagieren | Observer, Strategy, Command, State, Mediator, Iterator |
Design Patterns in der Praxis
Design Patterns sind nicht an eine Sprache gebunden sie lassen sich in PHP, JavaScript, Java, Python oder jeder anderen objektorientierten Sprache anwenden.
Im Webentwicklungs-Kontext wie bei APIs und Frameworks, begegnen uns Patterns in vielen alltäglichen Situationen:
- Singleton: Eine zentrale Datenbankverbindung
- Factory: Einheitliche Erstellung von Services oder Objekten
- Observer: Event-Systeme oder Hooks
- Strategy: Austauschbare Algorithmen (z. B. verschiedene Caching-Strategien)
- Decorator: Erweiterung bestehender Klassen (z. B. Logging, Authentifizierung)
Diese Schulung zeigt, wie solche Patterns praktisch in einer Web-API umgesetzt werden
Ziel dieser Schulung
Nach dieser Schulung sollen die Teilnehmenden:
- die wichtigsten Design Patterns der objektorientierten Programmierung verstehen,
- deren Einsatzgebiete und Vorteile kennen,
- die Patterns in eigenen Projekten anwenden können,
- und erkennen, wie sie zur Strukturierung und Wartbarkeit moderner Webanwendungen beitragen.
Im Verlauf werden die Patterns nicht isoliert, sondern in einer realistischen API-Architektur eingeführt. So entsteht am Ende eine vollständige, modulare Anwendung, die viele dieser Entwurfsmuster in sich vereint.