Ein Entwurfsmuster der GoF. vorgestellt von. Sigrid Weil 16. Januar 2008

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1 Ein Entwurfsmuster der GoF vorgestellt von Sigrid Weil 16. Januar 2008

2 Einleitung 2 Entwurfsmuster (Design Patterns) beschreiben Probleme, die wiederholt in unterschiedlichsten Zusammenhängen aufreten beschreiben eine allgemeine Lösungsstrategie für solche Probleme wurden vorgestellt von der GoF (E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, J. Vlissides: Design Patterns Addison Wesley, 1997)

3 Einleitung 3 Kategorisierung nach Zweck (purpose) Erzeugungs-muster (creational) Struktur-muster (structural) Verhaltens-muster (behavioral)

4 Einleitung 4 Kategorisierung nach Wirkunsbereich (scope) Klassen-bezogene Muster Objekt-bezogene Muster

5 Einleitung 5 Klassifizierung Zweck creational structural behavioral Anwendungsbezug Klasse Objekt GoF: insgesamt 23 verschiedene Muster in diesen Kategorien

6 Prototyp Problem 6 Prototyp - Klassifizierung Das Entwurfsmuster Prototyp ist ein objekt-bezogenes Erzeugungs-muster

7 Prototyp Problem 7 Problemstellung Es sollen Objekte erzeugt werden, deren genauer Typ erst zur Laufzeit bekannt ist (dynamisches Laden von Klassen) Das Erzeugen von Objekten mittels Konstruktoren (new - Operator) kann sehr aufwändig sein insbesondere, wenn es nur wenige unterschiedliche Ausprägungen der Objekte gibt

8 Prototyp Problem 8 Beispielszenario Ziel: Editor zur Darstellung von Notenschrift Framework stellt Klasse Graphic für grafische Komponenten und Klasse GraphicTool zur Bearbeitung solcher Komponenten zur Verfügung anwendungspezifisch sollen neue Objekte, die ganze Noten, halbe Noten, Pausenzeichen, Linien,... repräsentieren, hinzugefügt werden Problem: diese Objekte müssen in GraphicTool erzeugt werden

9 Prototyp Problem 9 Motivation GraphicTool bearbeiten() Graphic draw(position) Linie MusikNote draw(position) Hier sollen Objekte der Klassen Linie, GanzeNote, HalbeNote,... erzeugt werden GanzeNote HalbeNote draw(position) draw(position) Die Erzeugung solcher Objekte ist teuer

10 Prototyp Lösung 10 Idee erzeuge neue Objekt in GraphicTool, indem Instanzen der Objekt -Klassen geklont werden

11 Prototyp Lösung 11 Lösung Die (abstrakte) Klasse Prototyp definiert eine Schnittstelle clone() In einer Implementierungen dieser Klasse (KonkreterPrototyp) wird clone() so realisiert, dass eine Kopie einer Instanz dieser Klasse geliefert wird Der Client ruft die Methode clone() der Klasse Prototyp auf und erzeugt so ein neues Objekt

12 Prototyp Lösung 12 Struktur Client AbstrakterPrototyp clone(): Prototyp KonkreterPrototyp1 KonkreterPrototyp2 clone() clone()

13 Prototyp Lösung 13 Bemerkung Die konkreten Prototypen müssen nicht notwendig als Unterklassen des abstrakten Prototyps realisiert werden. Sie können auch als Instanzen derselben (einzigen) Klasse Protoyp erzeugt werden, die nur unterschiedlich initialisiert werden. So kann die Anzahl der Klassen erheblich reduziert werden.

14 Prototyp Lösung 14 Anwendung wenn der genaue Typ des zu erzeugenden Objektes erst zur Laufzeit bekannt ist wenn das Erzeugen einer neuen Instanz via new() sehr teuer ist wenn es nur wenige verschiedene Ausprägungen der zu erzeugenden Objekte gibt wenn eine tief verschachtelte Klassenhierarchie vermieden werden soll (-> Abstract Factory)

15 Prototyp Beispiel 15 Beispiel Wir wollen Kekse (Cookie) erzeugen Es gibt zwei Arten: CoconutCookie und HazelnutCookie Cookies verfügen über eine Bezeichnung (und eine Nummer) die Coconut-Cookies haben die Bezeichnung Kokos, die Hazelnut-Cookies haben alle die Bezeichnung Haselnuss Wir wollen für jede Kekssorte eine CookieMachine bauen, die einen Keks beliebig oft kopieren kann

16 Prototyp Beispiel 16 Beispiel Die (abstrakte) Klasse Cookie (Prototyp) definiert eine Schnittstelle clone() Es gibt zwei Unterklassen CoconutCookie, HazelnutCookie (KonkreterPrototyp), in denen clone() implementiert wird Die Klasse CookieMachine (Client) ruft die Methode clone() der Klasse Prototyp auf, um neue Objekte zu erzeugen; genauer: Objekte der Klasse CookieMachine verfügen über eine Methode makecookie(), die ein Protoyp-Objekt dupliziert

17 Prototyp Beispiel 17

18 Prototyp Beispiel 18

19 Prototyp Beispiel 19

20 Prototyp Beispiel 20 Klassendiagramm, wie es von BlueJ erzeugt wird:

21 Prototyp Beispiel 21 Zur Vereinfachung: Implementierung von clone() bei uns in der Klasse Cookie

22 Prototyp Beispiel 22

23 Prototyp Übung 23 Aufgabe 1 Fügen Sie einen dritten (konkreten) Prototyp ChokolateChipsCookies ein. Welche Klassen ändern sich?

24 Eine neue Klasse bauen... Prototyp Übung und benutzen!

25 Prototyp Übung 25 Aufgabe 2 Modifizieren Sie das Keks-Beispiel so, wie es in der Bemerkung auf Folie 13 beschrieben wurde: Es sollen keine Unterklassen von Cookie gebildet werden Die Auswahl des Prototyps soll über einen Parameter an den Konstruktor von Cookie getroffen werden

26 Prototyp Übung 26

27 Prototyp Übung 27

28 Quellen Design Patterns. Elements of Reusable Object- Oriented Software von E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, J. Vlissides... bzw. als html-version

29 ... und viel Spaß beim Klonen von Keksen...

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