Entwurfsmuster. Tutorium 7 iloveswt.de Fabian I. Miltenberger INSTITUT FÜR PROGRAMMSTRUKTUREN UND DATENORGANISATION (IPD)

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1 Entwurfsmuster Tutorium 7 iloveswt.de Fabian I. Miltenberger INSTITUT FÜR PROGRAMMSTRUKTUREN UND DATENORGANISATION (IPD) KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft

2 Keine Einführung in JavaFX oder Swing in der Vorlesung Swing für Übungsblatt benötigt Selbstrecherche Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

3 Übungsblatt 3 Checkstyle... Zu welcher Klasse gehören assert*-methoden? Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

4 Übungsblatt 3 Checkstyle... Zu welcher Klasse gehören assert*-methoden? Zur statischen Klasse Assert Diagramm (inkl. Sequenzdiagramme) sauber zeichnen Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

5 Benutztrelation Definition Programmkomponente A benutzt Programmkomponente B : A erfordert für den korrekten Ablauf die Verfügbarkeit einer korrekten Implementierung von B Notation: Hinweis: Rückrufe (callbacks) zählen nicht als Benutztrelation. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

6 Benutzthirarchie Definition Wenn die Benutztrelation zyklenfrei ist, heißt sie Benutzthierarchie. Nachteile von Zyklen: Nichts funktioniert, bevor nicht alles funktioniert Komponenten können nicht schrittweise entwickelt und getestet werden Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

7 Schichtenarchitektur Definition Eine Schichtenarchitektur ist die Gliederung einer Softwarearchitektur in hierarchisch geordnete Schichten, d.h. Abhängigkeit in nur eine Richtung. Transparenz bei Schichtenarchitekturen: Transparent Intransparent Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

8 Fragerunde 1 Bei einer intransparenten Schichtenarchitektur kann eine innere Schicht nur auf direkt benachbarte Schichten zugreifen. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

9 Fragerunde 1 Bei einer intransparenten Schichtenarchitektur kann eine innere Schicht nur auf direkt benachbarte Schichten zugreifen. Falsch 2 Schichtenarchitekturen unterstützen das Testen von Programmen. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

10 Fragerunde 1 Bei einer intransparenten Schichtenarchitektur kann eine innere Schicht nur auf direkt benachbarte Schichten zugreifen. Falsch 2 Schichtenarchitekturen unterstützen das Testen von Programmen. Wahr 3 Ist die Benutzt-Relation zwischen Modulen zyklenfrei, sind Teillieferungen bei Entwicklungsverzögerungen einzelner Module möglich. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

11 Fragerunde 1 Bei einer intransparenten Schichtenarchitektur kann eine innere Schicht nur auf direkt benachbarte Schichten zugreifen. Falsch 2 Schichtenarchitekturen unterstützen das Testen von Programmen. Wahr 3 Ist die Benutzt-Relation zwischen Modulen zyklenfrei, sind Teillieferungen bei Entwicklungsverzögerungen einzelner Module möglich. Wahr 4 Folgt man dem Geheimnis-/Kapselungsprinzip, dann wird bei einer Änderung einer Entwurfsentscheidung auch die zugehörige Schnittstelle geändert. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

12 Fragerunde 1 Bei einer intransparenten Schichtenarchitektur kann eine innere Schicht nur auf direkt benachbarte Schichten zugreifen. Falsch 2 Schichtenarchitekturen unterstützen das Testen von Programmen. Wahr 3 Ist die Benutzt-Relation zwischen Modulen zyklenfrei, sind Teillieferungen bei Entwicklungsverzögerungen einzelner Module möglich. Wahr 4 Folgt man dem Geheimnis-/Kapselungsprinzip, dann wird bei einer Änderung einer Entwurfsentscheidung auch die zugehörige Schnittstelle geändert. Falsch 5 Bei einer Schichtenarchitektur mit drei übereinander liegenden Schichten kann die mittlere Schicht auf die Dienste der oberen und der unteren Schicht zugreifen. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

13 Fragerunde 1 Bei einer intransparenten Schichtenarchitektur kann eine innere Schicht nur auf direkt benachbarte Schichten zugreifen. Falsch 2 Schichtenarchitekturen unterstützen das Testen von Programmen. Wahr 3 Ist die Benutzt-Relation zwischen Modulen zyklenfrei, sind Teillieferungen bei Entwicklungsverzögerungen einzelner Module möglich. Wahr 4 Folgt man dem Geheimnis-/Kapselungsprinzip, dann wird bei einer Änderung einer Entwurfsentscheidung auch die zugehörige Schnittstelle geändert. Falsch 5 Bei einer Schichtenarchitektur mit drei übereinander liegenden Schichten kann die mittlere Schicht auf die Dienste der oberen und der unteren Schicht zugreifen. Falsch Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

14 Eine kleine Einführung in Swing Um es mal gesehen zu haben Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

15 Die Bestandteile Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

16 Klassenstruktur Hier verbirgt sich das Entwurfsmuster Kompositum. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

17 Große Bibliotheken... When a class designer has the wrong costumer in mind, the result is all too often a set of classes that makes all tasks possible and common tasks difficult. (OO Design & Patterns, Cay Horstmann) Suchmaschine verwenden, wenn Lösung nicht offensichtlich Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

18 Motivation Entwurfsmuster Häufig stellt man sich beim Entwurf ähnliche Fragen: Wie kommunizieren zwei Klassen miteinander? Wie sollen Objekte erzeugt werden? Wie gestaltet man die Schnittstelle möglichst flexibel? Wie iteriert man durch eine Menge? Wie fügt man Funktionalität an Bestehendes hinzu? Wie lassen sich Bibliotheken mit verschiedenen Schnittstellen austauschen? Wie lassen sich Sonderfälle vermeiden? Antwort: 42 Entwurfsmuster Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

19 Motivation Entwurfsmuster Warum Entwurfsmuster so toll sind: Verbessern die Kommunikation im Team Helfen beim Verstehen von Entwürfen Dokumentieren Entwürfe kurz und knapp Verhindern unerwünschte Architektur-Drift Verdeutlichen Entwurfswissen Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

20 Übersicht 1 Entkopplungsmuster Adapter Beobachter Brücke Iterator Stellvertreter Vermittler 2 Variantenmuster Abstrakte Fabrik Besucher Fabrikmethode Kompositum Schablonenmethode Strategie Dekorierer 3 Zustandshandhabungs-Muster Einzelstück Fliegengewicht Memento Prototyp Zustand 4 Steuerungsmuster Befehl Master/Worker (Master/Slave) 5 Virtuelle Maschinen 6 Bequemlichkeitsmuster Bequemlichkeits-Klasse Bequemlichkeits-Methode Fassade Null-Objekt Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

21 Entkopplungsmuster Teilen System in unabhängige Einheiten Einheiten werden austauschbar Kleine Änderungen wirken sich wenig aus Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

22 Adapter Anpassung von Schnittstellen Ermöglicht so die Verwendung existierender Klassen, die eine unpassende Schnittstelle haben Vereinfacht den Wechsel, zwischen verschiedenen Implementierungen Ist nicht dazu gedacht, die Schnittstelle zu vereinfachen ( Fassade) Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

23 Adapter Möglichkeit 1: Objektadapter Klient Ziel adaptiertes Objekt AdaptierteKlasse operation() spezifischeoperation() könnte nur Schnittstelle sein. Adapter operation() adaptiertesobjekt.spezifischeoperation() Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

24 Adapter Möglichkeit 2: Klassenadapter Klient Ziel operation() AdaptierteKlasse spezifischeoperation() könnte nur Schnittstelle sein. Adapter operation() spezifischeoperation() Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

25 Adapter Beispiel Sortieren von Zeichenketten in einem Feld Feld Vergleicher vergleiche() MeineZeichenkette groesserals() gleicht() UnfehlbarerVergleicher vergleiche() adaptiert Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

26 Beobachter Beobachtetes Objekt benachrichtigt bei Zustandsänderung automatisch alle bei ihm registrierten Beobachter Erhält so die Konsistenz im Programm Unabhängige Wiederverwendung von Subjekten und Beobachtern möglich Beobachter hinzufügen/entfernen, ohne Subjekt oder andere Beobachter zu ändern Beobachter kann Benachrichtigungen ignorieren Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

27 Beobachter Subjekt meldean(:beobachter) meldeab(:beobachter) benachrichtige() beobachter 1 * für alle b in beobachter { b.aktualisiere() } Beobachter aktualisiere() KonkreterBeobachter KonkretesSubjekt subjektzustand subjekt beobachterzustand aktualisiere() beobachterzustand = subjekt.gibzustand() gibzustand() setzezustand() return subjektzustand Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

28 Beobachter Beispiel setzezustand() :KonkretesSubjekt :KonkreterBeobachter :KonkreterBeobachter benachrichtige() aktualisiere() gibzustand() aktualisiere() gibzustand() Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

29 Beobachter Beispiel Fenster Beobachter Fenster Fenster x y z a b c a b c a=50% b=30% c=20% Subjekt Benachrichtigung über Änderung Anfragen, Veränderungen Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

30 Vermittler Kapselt Zusammenspiel einer Menge von Objekten in sich Ermöglicht, das Zusammenspiel der Objekte unabhängig zu variieren wird verwendet, wenn Objekte in wohldefinierter, aber komplexer Weise zusammenarbeiten sollen Macht konkretes Zusammenspiel austauschbar Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

31 Vermittler Vermittler vermittler Kollege KonkreterVermittler KonkreterKollege1 KonkreterKollege2 Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

32 Vermittler Beispiel Eingabefeld und Listbox Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

33 Vermittler Beispiel DialogVermittler direktor Kollege zeigedialog() erzeugekollegen() kollegegeändert(k:kollege) geändert() Direktor.kollegeGeändert(this) ZeichensatzDialogVermittler erzeugekollegen() kollegegeändert(k:kollege) liste ListBox gibauswahl() feld EingabeFeld Wenn k==feld Dann passe liste an Wenn k==liste Dann passe feld an Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

34 Aufgabe SS12 a) Welches Entwurfsmuster erkennen Sie in diesem Diagramm? Welcher Kategorie ist dieses Entwurfsmuster zuzuordnen? Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

35 Aufgabe SS12 a) Welches Entwurfsmuster erkennen Sie in diesem Diagramm? Beobachter Welcher Kategorie ist dieses Entwurfsmuster zuzuordnen? Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

36 Aufgabe SS12 a) Welches Entwurfsmuster erkennen Sie in diesem Diagramm? Beobachter Welcher Kategorie ist dieses Entwurfsmuster zuzuordnen? Entkopplungsmuster Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

37 Fragerunde 1 Die beiden Entwurfsmuster Fassade und Adapter können jeweils mehrere Klassen benutzen. Der primäre Einsatzzweck des Entwurfsmusters Fassade ist es jedoch, die Schnittstelle zu vereinfachen, während der Zweck des Entwurfsmusters Adapter darin besteht, eine andere Schnittstelle für eine gegebene Klasse anzubieten. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

38 Fragerunde 1 Die beiden Entwurfsmuster Fassade und Adapter können jeweils mehrere Klassen benutzen. Der primäre Einsatzzweck des Entwurfsmusters Fassade ist es jedoch, die Schnittstelle zu vereinfachen, während der Zweck des Entwurfsmusters Adapter darin besteht, eine andere Schnittstelle für eine gegebene Klasse anzubieten. Wahr 2 Das Schlüsselwort nal in Java erlaubt es, eine Schablonenmethode so zu definieren, dass Unterklassen den Algorithmus der Schablonenmethode nicht mehr verändern können, sondern nur noch die Implementierung der Einschubmethoden überschreiben bzw. implementieren dürfen. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

39 Fragerunde 1 Die beiden Entwurfsmuster Fassade und Adapter können jeweils mehrere Klassen benutzen. Der primäre Einsatzzweck des Entwurfsmusters Fassade ist es jedoch, die Schnittstelle zu vereinfachen, während der Zweck des Entwurfsmusters Adapter darin besteht, eine andere Schnittstelle für eine gegebene Klasse anzubieten. Wahr 2 Das Schlüsselwort nal in Java erlaubt es, eine Schablonenmethode so zu definieren, dass Unterklassen den Algorithmus der Schablonenmethode nicht mehr verändern können, sondern nur noch die Implementierung der Einschubmethoden überschreiben bzw. implementieren dürfen. Wahr 3 Wird beim Beobachter-Muster nachträglich ein neuer Beobachter hinzugefügt, muss der Quelltext des beobachteten Subjekts angepasst werden. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

40 Fragerunde 1 Die beiden Entwurfsmuster Fassade und Adapter können jeweils mehrere Klassen benutzen. Der primäre Einsatzzweck des Entwurfsmusters Fassade ist es jedoch, die Schnittstelle zu vereinfachen, während der Zweck des Entwurfsmusters Adapter darin besteht, eine andere Schnittstelle für eine gegebene Klasse anzubieten. Wahr 2 Das Schlüsselwort nal in Java erlaubt es, eine Schablonenmethode so zu definieren, dass Unterklassen den Algorithmus der Schablonenmethode nicht mehr verändern können, sondern nur noch die Implementierung der Einschubmethoden überschreiben bzw. implementieren dürfen. Wahr 3 Wird beim Beobachter-Muster nachträglich ein neuer Beobachter hinzugefügt, muss der Quelltext des beobachteten Subjekts angepasst werden. Falsch 4 Ein Beobachter kann immer nur ein Subjekt beobachten, da sonst beim Aktualisierungsrundruf nicht klar ist, welches Subjekt sich geändert hat. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

41 Fragerunde 1 Die beiden Entwurfsmuster Fassade und Adapter können jeweils mehrere Klassen benutzen. Der primäre Einsatzzweck des Entwurfsmusters Fassade ist es jedoch, die Schnittstelle zu vereinfachen, während der Zweck des Entwurfsmusters Adapter darin besteht, eine andere Schnittstelle für eine gegebene Klasse anzubieten. Wahr 2 Das Schlüsselwort nal in Java erlaubt es, eine Schablonenmethode so zu definieren, dass Unterklassen den Algorithmus der Schablonenmethode nicht mehr verändern können, sondern nur noch die Implementierung der Einschubmethoden überschreiben bzw. implementieren dürfen. Wahr 3 Wird beim Beobachter-Muster nachträglich ein neuer Beobachter hinzugefügt, muss der Quelltext des beobachteten Subjekts angepasst werden. Falsch 4 Ein Beobachter kann immer nur ein Subjekt beobachten, da sonst beim Aktualisierungsrundruf nicht klar ist, welches Subjekt sich geändert hat. Falsch 5 Ein Adapter (adapter) umhüllt immer nur eine einzige Klasse. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

42 Fragerunde 1 Die beiden Entwurfsmuster Fassade und Adapter können jeweils mehrere Klassen benutzen. Der primäre Einsatzzweck des Entwurfsmusters Fassade ist es jedoch, die Schnittstelle zu vereinfachen, während der Zweck des Entwurfsmusters Adapter darin besteht, eine andere Schnittstelle für eine gegebene Klasse anzubieten. Wahr 2 Das Schlüsselwort nal in Java erlaubt es, eine Schablonenmethode so zu definieren, dass Unterklassen den Algorithmus der Schablonenmethode nicht mehr verändern können, sondern nur noch die Implementierung der Einschubmethoden überschreiben bzw. implementieren dürfen. Wahr 3 Wird beim Beobachter-Muster nachträglich ein neuer Beobachter hinzugefügt, muss der Quelltext des beobachteten Subjekts angepasst werden. Falsch 4 Ein Beobachter kann immer nur ein Subjekt beobachten, da sonst beim Aktualisierungsrundruf nicht klar ist, welches Subjekt sich geändert hat. Falsch 5 Ein Adapter (adapter) umhüllt immer nur eine einzige Klasse. Falsch Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

43 Nächstes Übungsblatt (4 von 6) Fehler in JMJRST finden (Debuggen, IDE enthält hierfür viele Werkzeuge) Benutztrelation der bisherigen Übungsblätter zeichnen Swing: Eine GUI (grafische Benutzeroberfläche, selten auch GBO) für Kantendetektion bauen Klassendiagramm erstellen Kovarianz, Substitutionsprinzip, Verdeckung Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

44 Erinnerung In der LEZ können Übungsblatt und Tutorium bewertet werden Theorie: Eure Einschätzung Feedback Verbesserung der Lehre Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32

45 Fragen? Nächstes Tutorium: Montag, Nächstes Thema: Noch mehr Entwurfsmuster Für Fragen jeglicher Art stehe ich zur Verfügung. Vielen Dank. Fabian I. Miltenberger Entwurfsmuster /32