U14 Entwurfsmuster (II)

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1 U14 Entwurfsmuster (II) Inhalt der Übung Diskussion und Implementierung von Entwurfsmustern Übungsaufgaben Aufgabe 1 (Queue) Gegeben ist das folgende Analysemodell einer Warteschlange (Queue): Eine Warteschlange (Queue) besteht aus einer geordneten Reihenfolge von Objekten (Object). Objekte werden nach dem FIFO-Prinzip ( first-in, first out ) in eine Warteschlange als letztes Element aufgenommen (add()) und als erstes Element entfernt (remove()). front() stellt das erste Element der Warteschlange bereit. isempty() testet, ob die Warteschlange leer ist. size() ermittelt die Anzahl der Objekte in der Warteschlange. Es können zwei Arten von Warteschlangen erzeugt werden (siehe Klassendiagramm unten): Warteschlangen ohne duplizierte Objekte (d.h., ein Objekt kann sich nur genau einmal in der Warteschlange anstellen withduplicates = false) Warteschlangen mit duplizierten Objekten (d.h., ein Objekt kann sich mehrfach in der Warteschlange anstellen withduplicates = true) Dementsprechend wird zur Implementation entweder eine Liste ohne duplizierte Objekte ( geordnete Menge OrderedSet, nicht im Java-Collection-Framework enthalten, erbt von java.util.list und java.util.set ) oder eine herkömmliche Liste (hier java.util.linkedlist) benutzt. Seite 1 von 10

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3 Um die Warteschlange entsprechend dem gegebenen Modell zu implementieren, brauchen Sie (wie zuvor erklärt) eine geordnete Menge. Da im Java-Collection- Framework eine solche Datenstruktur nicht verfügbar ist, müssen Sie diese zunächst selbst implementieren (Klasse OrderedSetImpl). Gegeben ist dazu das Interface OrderedSet.java. Die Erläuterung der Methoden ist im Java-Code von OrderedSet.java enthalten. Lösen Sie folgende Teilaufgaben: Welche Entwurfsmuster sind im Modell berücksichtigt? Diskutieren Sie diese Entwurfsmuster und zeichnen Sie sie in UML-Notation in das Klassendiagramm ein! Implementieren und testen Sie! (Praktomat, Task 55) Hinweise: o Um die Warteschlange entsprechend dem gegebenen Modell zu implementieren, brauchen Sie (wie zuvor erklärt) eine geordnete Menge. Da im Java-Collection-Framework eine solche Datenstruktur nicht verfügbar ist, müssen Sie diese zunächst selbst implementieren (Klasse OrderedSetImpl). Gegeben ist dazu das Interface OrderedSet.java. Die Erläuterung der Methoden ist im Java-Code von OrderedSet enthalten. o Jetzt können Sie mit Hilfe der Datenstruktur geordnete Menge eine Warteschlange implementieren (QueueImpl)! Gegeben ist dazu das Interface Queue.java. Seite 3 von 10

4 Aufgabe 2 (Vehicle Queue) Gegeben ist ein Entwurfsmodell für die Simulation einer Verkehrs(warte)schlange (VehicleQueue) an einer (Rot-Grün-)Ampel. Fahrzeuge (Vehicle) in dieser Schlange können Busse (Bus), Autos (Car) und Fahrräder (Bicycle) sein. Die Methode createvehicle()der Klasse VehicleGenerator erzeugt per Zufallsgenerator (randomgenerator) entweder einen Bus, ein Auto oder ein Fahrrad. In der Verkehrsschlange stellen sich Fahrzeuge (enter()) mit einer zu definierenden Häufigkeit pro Sekunde (vehiclespersecondenter) an. Falls die Ampel auf grün steht (greenlight == true), verlassen Fahrzeuge die Schlange (leave()) mit einer ebenfalls zu definierenden Häufigkeit (vehiclespersecondleave). Die Variable trafficlightrate gibt die Zeitdauer einer Rot- als auch Grünphase der Ampel in Sekunden an. Initialisiert ist die Ampel mit rot (greenlight == false). Die Methoden getlength() und getsize() berechnen die Länge der Verkehrsschlange in Metern bzw. in Anzahl von Fahrzeugen. Die Zeit wird durch ein Time Objekt simuliert. Time kennt die aktuelle Zeit in Sekunden (currenttime) sowie eine Zeitbegrenzung in Sekunden (endoftime). Die Methode run() zählt (immer mit 0 beginnend) die Zeit sekundenweise bis zur Zeitbegrenzung hoch. Der folgende Codeausschnitt aus der Klasse Simulation demonstriert beispielhaft die Anwendung der Klassen Time und VehicleQueue. public class Simulation { static Time mytime... public static void main (String args[]) { VehicleQueue queue = new VehicleQueue(0.1, 30, 0.5, new VehicleGenerator());... mytime.initendoftime(70); mytime.run(); } } Lösen Sie folgende Teilaufgaben: Überdenken Sie den gegebenen Entwurf der Klasse Time, indem Sie die Klasse zu einem Singleton verändern. Ergänzen Sie dementsprechend die Klasse im UML- Klassendiagramm! Implementieren Sie die Klassen VehicleQueue und Time! Nach jeder Sekunde sollen entsprechend der oben beschriebenen Variablen Fahrzeuge die Schlange betreten als auch verlassen. Nutzen Sie zur Simulation (Simulation.java) des Sekundentaktes das Observer-Entwurfsmuster! Gegeben sind die Klassen Vehicle.java, VehicleGenerator.java, Bus.java, Bicycle.java und Car.java. Seite 4 von 10

5 Welches weitere Entwurfsmuster (neben Singleton und Observer) ist im Entwurf enthalten? Zeichen Sie die Entwurfsmuster in UML-Notation in das nachfolgende Klassendiagramm ein! Implementieren Sie das Modell und testen Sie Ihr Programm mit dem Praktomaten (Task 51)! Seite 5 von 10

6 Aufgabe 3 (Part Management) Unter dem Begriff Teil fasst man in einer Fabrik so unterschiedliche Objekte wie Erzeugnisse, Baugruppen, Halbfabrikate, Einzelteile, Rohstoffe, Hilfs- und Betriebsstoffe zusammen. Jede Abteilung sieht das Objekt Teil unter einem anderen Aspekt. Die Sichten wechseln, abhängig von Konstruktion, Fertigung, Lager, Vertrieb, Einkauf, Service oder Rechnungswesen. Wir betrachten im folgendem einen (sehr vereinfachten) Ausschnitt aus einer betrieblichen Realität. In dem auf der nächsten Seite gegebenen Klassendiagramm ist ein Entwurf für eine einfache Lagerverwaltung gegeben. Es gibt verschiedene Teiletypen (siehe Konstanten des Interfaces Teiletyp), für die mit der Methode create() verschiedene Objekte vom Typ Teil erzeugt werden können. (Ein Objekt der Klasse Teil ist dabei als Teilbeschreibung und nicht als physisches Teil zu verstehen.) Eine Fabrik hat eine Einkaufsabteilung und ein Eingangslager. Die Klasse Lager soll unter Wiederverwendung einer java.util.map- Implementierung implementiert werden (siehe Klasseniagramm). Um die Typsicherheit der Map-Objekte zu sichern, besagt der Entwurf, dass die Map als Map<Teil,Integer> definiert wird (Verwendung von Java 5). Die Map speichert zu jedem Teilobjekt die Anzahl der im Lager vorhandenen Exemplare dieses Teils. Die Methode get() liefert zu einem Teil die im Lager vorhandene Anzahl. Die Methode set() setzt die Anzahl für ein Teilobjekt. Aus einem Lager können Teile geholt werden (Methode delete()), und es können Teile dem Lager hinzugefügt werden (Methode insert()). Weitere Informationen zu diesen Methoden finden Sie im Codegerüst auf den nachfolgenden Seiten! Die Einkaufsabteilung überwacht den Bestand im Eingangslager. Das Eingangslager hat die Attribute minbestand und maxbestand, die jeweils für alle Teile(- beschreibungen) des Lagers gelten. Falls der Bestand des Eingangslagers durch Herausnehmen von Teilen aus dem Lager (Aufruf von delete()) unter eine Grenze (Attribut minbestand) sinkt, löst die Einkaufsabteilung einen Einkauf des betreffenden Teiles aus (Methode kaufeein()). Dabei werden so viele Teile eingekauft, dass der maximale Bestand (Attribut maxbestand) erreicht wird. Die Überwachung des Bestandes des Eingangslagers soll mit Hilfe des Observer-Musters implementiert werden. Im Klassendiagramm sind dazu bereits die Methoden registriere(), benachrichtige() und alarm()vorgesehen. Lösen Sie folgende Teilaufgaben: Zeichnen Sie die Ihnen bekannten Entwurfsmuster in UML-Notation in das Klassendiagramm ein! Implementieren und testen Sie die (englischsprachige) Version des Modells mit dem Praktomaten (Task 53)! Seite 6 von 10

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8 Aufgabe 4 (Pricing) Der folgende Entwurf (siehe Klassendiagramm) modelliert eine komplexe Preisbildungslogik, die insbesondere verschiedene Rabatte ermöglicht. Grundsätzlich gibt es zwei Rabattarten: Prozentualer Rabatt auf den Listenpreis (Klasse PercentageDiscountPricing). Der gewährte Prozentsatz percentage wird dem Konstruktor übergeben (0 <= percentage < 100). Absoluter Rabatt auf den Listenpreis (Klasse AbsoluteDiscountPricing). Der absolute Rabatt discount wird nur für den Listenpreis oberhalb eines Mindesteinkaufspreises (threshold) gewährt. Der Mindesteinkaufspreis darf auch nach Anwendung eines Rabattes nicht unterschritten werden. Beide Parameter werden dem Konstruktor übergeben. Die Klasse Sale berechnet für einen Verkaufsvorgang ausgehend von einem Listenpreis (prediscounttotal) den Preis für den Kunden unter Gewährung von Rabatten (Methode gettotal()). Die eigentliche Rabattberechnung wird von einem ISalePricing-Objekt vorgenommen, dessen Methode gettotal() dazu ein Sale-Objekt übergeben wird. Nun kann es sein, dass gleichzeitig verschiedene Rabatte angewendet werden können (z.b. Rabatt für Senioren oder andere spezielle Kunden, Treuebonus, Tagesrabatte). Da Rabatte in unserer Anwendung nicht kumuliert werden können, ist ein Rabatt für die Preisbildung auszuwählen. Hier kommt eine komplexe Preisbildungslogik (Klasse ComplexPricing) zur Anwendung. Dabei gibt es zwei Alternativen: Die Klasse BestForCustomerPricing berechnet den Kundenpreis so, dass der für den Kunden höchste Rabatt ausgewählt und angewendet wird. Die Klasse BestForStorePricing berechnet den Kundenpreis so, dass der für den Verkäufer günstigste Rabatt ausgewählt und angewendet wird 1. Bevor für einen Verkaufsvorgang der Kundenpreis berechnet wird, müssen alle für den Kunden anwendbaren Rabatte ausgewählt und der verwendeten Preisbildungslogik bekannt gemacht werden. Die Rabatte werden mit der Methode createpricing() der Klasse Sale ausgewählt. Die Parameter dieser Methode sind discounttype: Die zulässigen Werte für den prozentualen und den absoluten Rabatt sind durch das Interface DiscountType definiert. percentage: Im Fall des prozentualen Rabattes wird damit der zu gewährende Prozentsatz übergeben. Die beiden restlichen Parameter sollten auf 0 gesetzt werden. discount und threshold: Im Fall des absoluten Rabattes beschreiben diese beiden Parameter wie oben erläutert den zu gewährenden Rabatt. Der Parameter percentage sollte auf 0 gesetzt werden. Zum Schluss wird die anzuwendende Preisbildungslogik mypricing (BestForCustomerPricing oder BestForStorePricing im komplexen 1 Die Klasse BestForStorePricing wird im Folgenden nicht weiter betrachtet und nicht implementiert. Seite 8 von 10

9 Anwendungsfall) mit der Methode setpricing() festgelegt. Die nachfolgende Klasse SaleApp.java illustriert die Anwendung dieser Methoden: public class SaleApp implements DiscountType { public static void main (String[] args) { Sale sale1 = new Sale(100.0); ISalePricing p1, p2, p3, p4,p5; p1 = sale1.createpricing(percentagediscount,10.0,0,0); //90 p2 = sale1.createpricing(percentagediscount,5.0,0,0); // 95 p3 = sale1.createpricing(absolutediscount,0,5,50); //95 p4 = sale1.createpricing(absolutediscount,0,30,90); //100 p5 = sale1.createpricing(absolutediscount,0,19,80); //81 BestForCustomerPricing p = new BestForCustomerPricing(p1); p.add(p2); p.add(p3); p.add(p4); p.add(p5); sale1.setpricing(p); System.out.println("BestForCustomer Price = " + sale1.gettotal() + " EUR"); } } Lösen Sie folgende Teilaufgaben: Zeichnen Sie die Ihnen bekannten Entwurfsmuster in UML-Notation in das Klassendiagramm ein! Implementieren Sie das Modell und testen Sie Ihr Programm mit dem Praktomaten (Task 54)! Seite 9 von 10

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