Daniel Warneke Ein Vortrag im Rahmen des Proseminars Software Pioneers

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1 Design Patterns Daniel Warneke Ein Vortrag im Rahmen des Proseminars Software Pioneers Design Patterns 1/23

2 Übersicht Einleitung / Motivation Design Patterns Beispiele Rolle des Buches Aufbau von Design Patterns Singleton State Composite Übersicht 2/23

3 Was ist Wiederverwendbarkeit? Software leicht auf zukünftige Anforderungen anpassbar Wiederverwendbarkeit muss beim Entwurf des Programms berücksichtigt werden objekt-orientierte Programmierung verspricht hohes Maß an Wiederverwendbarkeit Einleitung / Motivation 3/23

4 Wiederverwendbarkeit, aber wie? unerfahrene Programmierer sind mit den Gestaltungsmöglichkeiten überfordert unzählige Möglichkeiten aus einer Problemstellung Klassen, Objekte, Interfaces, etc. abzuleiten KlasseA +operation()? oder KlasseA +operation() KlasseB KlasseB +operation() +operation() Einleitung / Motivation 4/23

5 Experten wissen wie es geht, aber... Experten haben gute Lösungen für häufig wiederkehrende Entwurfsprobleme Ergebnis eines langen Prozesses mit vielen Entwurfskorrekturen viele davon als Teil von großen Bibliotheken, Toolkits, etc... nicht explizit gekennzeichnet, beschrieben, erklärt,... Erfahrungsschatz der Experten schwer zugänglich für Laien Einleitung / Motivation 5/23

6 Das Buch Design Patterns erstmalige Katalogisierung von bewährten Mustern für typische objekt-orientierte Entwurfsprobleme vorgestellt auf der OOPSLA 1994 in Portland, Oregon konsistente und einheitliche Beschreibung der Patterns enthält viele Bespiele und Erläuterungen zu den Patterns Quelle: amazon.com Design Patterns 6/23

7 Die Gang of Four der große Erfolg des Buches führte zu Spitznamen Gang of Four Quelle: Richard Helm, Erich Gamma, Ralph Johnson, John Vlissides (v.l.n.r.) Design Patterns 7/23

8 Der Begriff Design Pattern eingeführt in den siebziger Jahren durch (Bau-) Architekten häufig auftretende Bauprobleme sollten gelöst werden nur Kern der Lösung wird beschrieben Erich Gamma übertrug Idee auf Softwaretechnik Gliederung in vier Abschnitte erläutert durch Beispiele Design Patterns 8/23

9 Design Patterns im Buch (1) jedes Entwurfsmuster bekommt einen sinnvollen Namen Namen müssen mit Bedacht gewählt werden vereinfachen es, über Design Patterns zu sprechen Abstraktion von Klassen-/Objektebene auf Patternebene Name Design Pattern Design Patterns 9/23

10 Design Patterns im Buch (2) Problem, für welches Pattern eine Lösung bietet Problem und dessen Kontext werden beschrieben erklärt Bedingungen, unter denen Pattern sinnvoll angewendet werden kann Name Problem Design Pattern Design Patterns 10/23

11 Design Patterns im Buch (3) Lösung durch Design Pattern für hohes Maß an Wiederverwendbarkeit Beschreibung der Elemente des Design Patterns und ihrer Beziehungen zueinander keine Implementierung oder konkretes Design! Name Problem Lösung Design Pattern Design Patterns 11/23

12 Design Patterns im Buch (4) Konsequenzen der Anwendung des Design Pattern erklären Vor- und Nachteile des resultierenden Entwurfs helfen bei der Bewertung von Entwurfsalternativen wichtig für Gesamtverständnis des Patterns Name Problem Lösung Konsequenzen Design Pattern Design Patterns 12/23

13 Kategorisierung von Design Patterns Erzeugungsmuster abstrahieren den Objektvererbungsprozess Strukturmuster fassen Klassen/Objekte zu größeren Strukturen zusammen Verhaltensmuster beschreiben Interaktion zwischen Objekten Design Patterns 13/23

14 Singleton (Erzeugungsmuster) Problem: es darf nur genau ein Objekt zu einer Klasse existieren Objekt muss global zugreifbar sein Beispiel: Programm zur Verwaltung von Druckaufträgen This is a print job. Hope you like it! This is a print job. Hope you like it! Singleton Beispiele 14/23

15 Singleton (2) public class Singleton { Singleton - instanz : Singleton - Singleton() + holeinstanz() : Singleton abstrakt in UML private static Singleton instanz = null; private Singleton() { } public static Singleton holeinstanz() { if(instanz == null) instanz = new Singleton(); } return instanz; } implementiert in Java Beispiele 15/23

16 State (Strukturmuster) Problem: Objekt soll Verhalten ändern, wenn sich interner Zustand ändert Beispiel: Objekte für Netzwerkverbindung (verbunden / geschlossen / lauschend) Datei (geöffnet / geschlossen) Beispiele 16/23

17 State (2) Beispiel: Objekt repräsentiert Datei zwei mögliche Zustände: geöffnet, geschlossen Datei -zustand «interface» DateiZustand ZustandOffen ZustandGeschlossen zustandsabhängiges Verhalten in separaten Objekten Beispiele 17/23

18 State (3) Zustand: Datei geschlossen Datei.Öffnen() leitet weiter an ZustandGeschlossen.Öffnen() Datei -zustand «interface» DateiZustand public void Öffnen() { ZustandOffen ZustandGeschlossen } zustand.öffnen(); Resultat: ZustandGeschlossen.Öffnen() öffnet Datei Beispiele 18/23

19 State (4) Zustand: Datei geöffnet Datei.Öffnen() leitet weiter an ZustandOffen.Öffnen() Datei -zustand «interface» DateiZustand public void Öffnen() { ZustandOffen ZustandGeschlossen } zustand.öffnen(); Resultat: ZustandOffen.Öffnen() meldet Fehler Beispiele 19/23

20 Composite (Verhaltensmuster) Problem: Beispiel: primitive und komplexe Objekte sollen gleich behandelt werden können Grafikprogramm (einfache Form / gruppiertes Objekt) einfache Form gruppiertes Objekt Beispiele 20/23

21 Composite (2) Beispiel: Geschaltete Rechtecke Rechtecke können beliebig oft ineinander geschachtelt werden Client -rechteck «interface» Rechteck +zeichne() * EinfachesRechteck KomplexesRechteck -kind +zeichne() +zeichne() 1 public void zeichne() { } für jedes kind kind.zeichne(); Beispiele 21/23

22 Ausblick Design Patterns machen bewährte Entwurfslösungen greifbar und erlernbar heute benutzen viele wichtige Bibliotheken und Toolkits Design Patterns (z.b. JDK,.net) Idee der Design Patterns wird auch auf andere Gebiete übertragen Gestaltung von Benutzerschnittstellen Web Design Patterns Ausblick 22/23

23 Vielen Dank für die Aufmerksamkeit Weitere Fragen? Vielen Dank 23/23

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