Джерело: зображення Піта Лінфорта з Pixabay
Вступ
У швидко змінюваному світі розробки програмного забезпечення ми переходимо від статичних додатків до динамічних, інтелектуальних систем — агентів. Ці передові, на основі ШІ, сутності не тільки реагують, але й активно взаємодіють, здатні сприймати своє оточення і автономно діяти для досягнення складних цілей. Ця зміна парадигми вводить агентські робочі процеси — складні послідовності, де агенти планують, приймають рішення та виконують завдання, що радикально змінює наші технологічні взаємодії.
Щоб скористатися цим потенціалом, важливо застосовувати структуровані підходи. Агентські патерни проектування, подібно до традиційних патернів програмування, надають надійні фреймворки для створення ефективних поведінок агентів, тим самим сприяючи створенню динамічних і чуйних систем.
Агентські патерни проектування: структурування інтелекту
Розуміння основних агентських патернів є важливим перед тим, як детально розглядати патерн використання інструментів. Кожен патерн вирішує ключові аспекти функціональності агентів:
- Патерн рефлексії: Завдяки ітеративній самооцінці, патерн рефлексії дозволяє агентам навчатися на досвіді, що веде до постійного поліпшення їхніх результатів. Це включає в себе аналіз наслідків попередніх дій агента, виявлення помилок або областей для вдосконалення, а також коригування внутрішньої моделі або стратегії.
- Патерн планування: Патерн планування дає агентам змогу проактивно визначати свій курс, розбиваючи складні цілі на керовані етапи. Він передбачає створення та вдосконалення послідовностей дій, очікування потенційних перешкод і адаптацію до змінних обставин. Створюючи дорожню карту, агенти можуть ефективніше і з більшим передбаченням виконувати складні завдання, гарантуючи стратегічний рух до своїх цілей.
- Патерн пам'яті: Важливий для безперервності, цей патерн дозволяє агентам зберігати і відновлювати інформацію, гарантуючи прийняття рішень на основі контексту.
- Патерн багатьох агентів: Осуществляет координацію взаємодії кількох агентів, які працюють на досягнення спільної мети, забезпечуючи цілісну роботу і покращену здатність до вирішення проблем.
Якщо ви хочете зануритися глибше в ці теми, не соромтеся підписатися на мене в Medium для отримання додаткової інформації.
Патерн використання інструментів: наділення агентів потужними можливостями
Центральним для розширення можливостей агента є патерн використання інструментів. Цей патерн надає агентам можливість інтегрувати та використовувати зовнішні інструменти, що розширює їхні операційні можливості за межі вбудованих функцій, що буде розглянуто через детальні робочі процеси та реальні приклади застосування.
Покрокова розбірка робочого процесу
1. Прийом введених даних користувача: Підготовка до процесу
Шлях починається з введення користувача, що є каталізатором дій агента. Це може бути просте питання або складне запитання з багатьма аспектами. Агент отримує цей ввід на природній мові, готуючи його до складного процесу розуміння та дій.
2. Визначення намірів: Розпізнавання цілей користувача
В основі розуміння лежить визначення намірів. Система перевіряє ввід користувача, щоб розшифрувати його глибинне значення. Це включає в себе:
- Ідентифікацію потенційних "намірувань", кожен з яких представляє мету користувача, з відповідними оцінками довіри.
- Витягування відповідних параметрів для надання контексту.
Наприклад, "Знайди інформацію про зміну клімату і збережи її" дає:
- "search" (запит: "зміна клімату")
- "fileoperation" (операція: "записати", шлях: "деякийфайл")
Складна система розпізнавання намірів справляється з неоднозначністю, кількома намірами, структурованим витягуванням параметрів і точним призначенням оцінки довіри.
3. Вибір інструментів: Вибір правильних інструментів
З ясованим наміром користувача, агент вибирає відповідні інструменти.
Factory Pattern 🏭
Концепція: Надає інтерфейс для створення об'єктів без визначення їх конкретних класів.
Використання: Створення різних типів користувачів (адміністратор, звичайний користувач, модератор).
Приклад:
// Factory Pattern
interface User {
String getType();
}
class AdminUser implements User {
public String getType() {
return "Admin";
}
}
class RegularUser implements User {
public String getType() {
return "Regular";
}
}
class UserFactory {
public User createUser(String type) {
switch (type) {
case "admin":
return new AdminUser();
case "regular":
return new RegularUser();
default:
throw new IllegalArgumentException("Invalid user type: " + type);
}
}
}
// Використання
UserFactory factory = new UserFactory();
User admin = factory.createUser("admin");
System.out.println(admin.getType()); // Виведе: Admin
Переваги: ✅ Інкапсулює логіку створення об'єктів, покращує гнучкість і підтримуваність.
Недоліки: ⚠️ Тісна залежність від класу фабрики.
Коли використовувати: Коли ви часто використовуєте ключове слово new у вашій кодовій базі.
Структурні патерни: Взаємозв'язки між об'єктами 🔗
Структурні патерни займаються тим, як об'єкти взаємодіють між собою, створюючи більші структури з окремих частин.
4. Патерн фасаду 🏢
Концепція: Надає спрощений інтерфейс для складної підсистеми, приховуючи складність за чистим фасадом.
Використання: Спрощення складних процесів, таких як обробка онлайн-замовлень.
Приклад:
// Патерн фасаду
class PaymentProcessor {
public boolean processPayment(String cardDetails) {
// Складна логіка обробки платежу
return true;
}
}
class InventorySystem {
public boolean checkInventory(String item) {
// Складна логіка перевірки наявності товару
return true;
}
}
class ShippingCalculator {
public double calculateShipping(String item, String address) {
// Складна логіка розрахунку вартості доставки
return 10.0;
}
}
class OrderFacade {
private PaymentProcessor paymentProcessor = new PaymentProcessor();
private InventorySystem inventorySystem = new InventorySystem();
private ShippingCalculator shippingCalculator = new ShippingCalculator();
public void placeOrder(String item, String cardDetails, String address) {
if (inventorySystem.checkInventory(item) && paymentProcessor.processPayment(cardDetails)) {
double shippingCost = shippingCalculator.calculateShipping(item, address);
System.out.println("Order placed. Shipping cost: " + shippingCost);
} else {
System.out.println("Order failed.");
}
}
}
// Використання
OrderFacade orderFacade = new OrderFacade();
orderFacade.placeOrder("Laptop", "1234-5678-9012-3456", "123 Main St");
Переваги: ✅ Спрощує складні системи, легко використовувати.
Недоліки: ⚠️ Може стати "бог-об'єктом".
Коли використовувати: Коли у вас є складна підсистема, яку потрібно спростити.
5.
Adapter Pattern 🔌
Концепція: Дозволяє несумісним інтерфейсам працювати разом, виступаючи як міст між ними.
Використання: Інтеграція сторонніх бібліотек або API з несумісними інтерфейсами.
Приклад:
// Патерн адаптера
interface WeatherApp {
double getTempFahrenheit();
double getWindSpeedMilesPerHour();
}
interface WeatherAPI {
double getTempCelsius();
double getWindSpeedKilometersPerHour();
}
class ThirdPartyWeatherAPI implements WeatherAPI {
public double getTempCelsius() {
return 25.0;
}
public double getWindSpeedKilometersPerHour() {
return 15.0;
}
}
class WeatherAdapter implements WeatherApp {
private WeatherAPI weatherAPI;
public WeatherAdapter(WeatherAPI weatherAPI) {
this.weatherAPI = weatherAPI;
}
public double getTempFahrenheit() {
return (weatherAPI.getTempCelsius() * 9 / 5) + 32;
}
public double getWindSpeedMilesPerHour() {
return weatherAPI.getWindSpeedKilometersPerHour() * 0.621371;
}
}
// Використання
WeatherAPI thirdPartyAPI = new ThirdPartyWeatherAPI();
WeatherApp weatherApp = new WeatherAdapter(thirdPartyAPI);
System.out.println("Temperature: " + weatherApp.getTempFahrenheit() + "°F");
System.out.println("Wind Speed: " + weatherApp.getWindSpeedMilesPerHour() + " mph");
Переваги: ✅ Дозволяє інтегрувати несумісні інтерфейси.
Недоліки: ⚠️ Може бути складно створювати адаптери для всього.
Коли використовувати: Коли потрібно інтегрувати сторонні бібліотеки або API, які не відповідають вашим вимогам.
Поведінкові патерни: Комунікація між об'єктами 🗣️
Поведінкові патерни визначають, як об'єкти взаємодіють між собою, розподіляючи обов'язки та управління.
6. Патерн стратегії 🎯
Концепція: Визначає родину алгоритмів, інкапсулює кожен з них і робить їх взаємозамінними.
Використання: Різні способи досягти однієї мети (їзда на машині, велосипед, автобус).
Приклад:
// Патерн стратегії
interface TransportStrategy {
void goToWork();
}
class CarStrategy implements TransportStrategy {
public void goToWork() {
System.out.println("Driving to work.");
}
}
class BusStrategy implements TransportStrategy {
public void goToWork() {
System.out.println("Taking the bus to work.");
}
}
class Commuter {
private TransportStrategy strategy;
public void setStrategy(TransportStrategy strategy) {
this.strategy = strategy;
}
public void goToWork() {
strategy.goToWork();
}
}
// Використання
Commuter commuter = new Commuter();
commuter.setStrategy(new CarStrategy());
commuter.goToWork(); // Виведе: Driving to work.
commuter.setStrategy(new BusStrategy());
commuter.goToWork(); // Виведе: Taking the bus to work.
Переваги: ✅ Дозволяє легко змінювати алгоритми, дотримується принципу відкритості/закритості.
Недоліки: ⚠️ Може призвести до великої кількості класів.
Коли використовувати: Коли є різні способи виконання однієї і тієї ж операції.
7.
learning about design patterns and has an interest in exploring their applications.: Дозволяє об'єктам підписуватися на події, які відбуваються в інших об'єктах, повідомляючи підписників, коли подія відбувається.
Використання: Підписники на YouTube отримують сповіщення, коли канал завантажує відео.
Приклад:
// Пimport java.util.ArrayList;
import java.util.List;
interface Subscriber {
void update(String videoTitle);
}
class VideoChannel {
private List subscribers = new ArrayList<>();
public void subscribe(Subscriber subscriber) {
subscribers.add(subscriber);
}
public void unsubscribe(Subscriber subscriber) {
subscribers.remove(subscriber);
}
private void notifySubscribers(String videoTitle) {
for (Subscriber subscriber : subscribers) {
subscriber.update(videoTitle);
}
(Event Listener) Pattern 👀
**Концепція**: Дозволя``` проектування
Аліса отримав сповіщення: Нове відео завантажено - Поглиблені патерни проектування
Переваги: ✅ Дозволяє відокремлену комунікацію між об'єктами.
Недоліки: ⚠️ Може призвести до "пекла зворотних викликів подій" (event callback hell), якщо використовується надмірно.
Коли використовувати: Коли потрібно сповістити кілька об'єктів про подію.
Висновок 🎉
Патерни проектування є важливими інструментами для кожного розробника. Розуміння та застосування цих патернів дозволяє писати більш підтримуваний, гнучкий і масштабований код. Тому заглиблюйтесь, практикуйтесь і підвищуйте свої навички програмування!
📚 Додаткові ресурси
- “Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software” від Gang of Four
- “Head First Design Patterns” від Еріса Фрімена та Елізабет Робсон
- “Refactoring to Patterns” від Джошуа Керівського
🔄 Поділіться своїм досвідом
Чи використовували ви ці патерни у своїх проєктах? Який з них ваш улюблений? Поділіться своїм досвідом у коментарях нижче!
Перекладено з: 7 Must-Know Design Patterns for Every Developer 🧑💻