Softwaretechnik. Prof. Dr. Rainer Koschke. Fachbereich Mathematik und Informatik Arbeitsgruppe Softwaretechnik Universität Bremen

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1 Softwaretechnik Prof. Dr. Rainer Koschke Fachbereich Mathematik und Informatik Arbeitsgruppe Softwaretechnik Universität Bremen Wintersemester 2010/11 Überblick I Entwurfsmuster

2 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Entwurfsmuster Entwurfsmuster Composite Kategorien von Entwurfsmustern Bestandteile eines Entwurfsmusters Entwurfsmuster Singleton Entwurfsmuster Adapter Entwurfsmuster Command Entwurfsmuster Decorator Wiederholungsfragen Entwurfsmuster: Lernziele Verstehen, was Entwurfsmuster sind Verschiedene Enwurfsmuster kennen und anwenden können Qualitäten und Einsetzbarkeit der Entwurfsmuster kennen

3 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Each pattern describes a problem which occurs over and over again in our environment, and then describes the core of the solution to that problem, in such a way that you can use this solution a million times over, without ever doing it the same way twice. Christopher Alexander (Architekt und Mathematiker), A pattern language, Definition Entwurfsmuster: Musterlösung für ein wiederkehrendes Entwurfsproblem. Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Composite Zusammengesetzte Fahrradelemente Wir wollen... Teil-von-Hierarchien für Artikel bilden Verwender von Artikeln sollen den Unterschied zwischen Kompositionen und Einzelelementen ignorieren können

4 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Composite Modellierung der Teil-von-Hierarchie Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Composite Entwurfsmuster Composite

5 Entwurfsmuster: Kategorien von Entwurfsmustern Kategorien von Entwurfsmustern Muster für das Erzeugen von Instanzen Singleton strukturelle Muster zur Komposition von Klassen oder Objekten Composite Adapter Decorator Verhaltensmuster betreffen Interaktion von Klassen oder Objekten Command Entwurfsmuster: Bestandteile eines Entwurfsmusters Bestandteile eines Entwurfsmusters Name (kurz und beschreibend) Problem: Was das Entwurfsmuster löst Lösung: Wie es das Problem löst Konsequenzen: Folgen und Kompromisse des Musters.

6 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Singleton Problem es soll nur eine einzige Instanz einer Klasse geben, die global verfügbar sein soll Beispiele: Zentrales Protokoll-Objekt, das Ausgaben in eine Datei schreibt. Druckaufträge, die zu einem Drucker gesendet werden, sollten nur in einen einzigen Puffer geschrieben werden. Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Singleton Entwurfsmuster Singleton (Einzelstück) Lösung (Muster für das Erzeugen von Instanzen): Singleton - static instance: Singleton - static... + static Singleton getinstance() - Singleton() +...

7 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Singleton Code 1 p u b l i c f i n a l c l a s s S i n g l e t o n { 2 3 p r i v a t e s t a t i c S i n g l e t o n i n s t a n c e ; 4 // s p e i c h e r t e i n z i g e I n s t a n z 5 6 p r i v a t e S i n g l e t o n ( ) {} 7 // kann von a u ß e r h a l b n i c h t b e n u t z t werden 8 9 // l i e f e r t e i n z i g e I n s t a n z 10 p u b l i c s y n c h r o n i z e d s t a t i c S i n g l e t o n g e t I n s t a n c e ( ) { 11 i f ( i n s t a n c e == n u l l ) { // l a z y i n s t a n t i a t i o n 12 i n s t a n c e = new S i n g l e t o n ( ) ; 13 } 14 r e t u r n i n s t a n c e ; 15 } 16 } Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Singleton Konsequenzen Singleton hat strikte Kontrolle über wie und wann Klienten es verwenden vermeidet globale Variablen leicht erweiterbar, um mehrere Instanzen zuzulassen Variante: Singleton kann spezialisiert werden

8 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Adapter Problem eine vorhandene wiederverwendbare Komponente hat nicht die passende Schnittstelle, und der Code der Komponente kann nicht verändert werden DrawingEditor use Shape BoundingBox() TextView GetExtent() Line BoundingBox() TextShape text BoundingBox() return text.getextent Library Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Adapter Lösung: Objekt-Adapter Client use Target Request() Adaptee SpecificRequest() Adapter Request() adaptee adaptee. SpecificRequest() Konsequenzen: erlaubt Anpassung von Adaptee und all seiner Unterklassen auf einmal Overriding von Adaptees Methoden schwierig Ableitung von Adaptee Adapter referenziert auf Ableitung führt Indirektion ein

9 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Adapter Lösung: Klassen-Adapter Client use Target Request() Adaptee SpecificRequest() Adapter Request() implementation SpecificRequest() Konsequenzen: keine Indirektion setzt Mehrfachvererbung voraus passt nur Adaptee an, nicht seine Unterklassen Overriding von Adaptees Methoden einfach Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Command Problem Some text void NoButtonPressed () {... } Yes No callback void yesbuttonpressed () {... }

10 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Command Lösung in C: Klient 1 v o i d YesButtonPressed ( ) {... } 2 v o i d NoButtonPressed ( ) {... } 3 4 Bu tt on mybutton ; 5 6 i n t main ( ) { 7 a t t a c h (&mybutton, &YesButtonPressed ) ; e v e n t l o o p ( ) ; 10 } Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Command Lösung in C: Mechanismus 1 t y p e d e f v o i d ( C a l l b a c k ) ( ) ; 2 3 t y p e d e f s t r u c t Button { 4 C a l l b a c k e x e c u t e ; 5 i n t x ; 6 i n t y ; 7 } Button ; 8 9 v o i d a t t a c h ( Button b, C a l l b a c k e x e c u t e ) { 10 b >e x e c u t e = e x e c u t e ; 11 } v o i d e v e n t l o o p ( ) { w i d g e t s [ i ] > e x e c u t e ( ) ; }

11 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Command Lösung mit OOP Client Invoker belongs-to Command Execute() Receiver Action() instantiates receiver ConcreteCommand state Execute() receiver. Action() Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Command Lösung mit OOP r:receiver :Client c:command :Invoker new Command(r) StoreCommand(c) Action() Execute()

12 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Command Konsequenzen Entkopplung von Objekt, das Operation aufruft, von dem, welches weiß, wie man es ausführt Kommandos sind selbst Objekte und können als solche verwendet werden (Attribute, Vererbung etc.) Hinzufügen weiterer Kommandos ist einfach Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Decorator Problem Eigenschaften sollen einzelnen Objekten, nicht ganzen Klassen, zugewiesen werden können Zuweisung soll dynamisch geschehen TextView ScrollDecorator BorderDecorator Dies ist ein Text. Wer das liest, hat gute Augen. Dies ist ein Text. Wer das liest, hat gute Augen.

13 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Decorator Problem TextView ScrollDecorator BorderDecorator Dies ist ein Text. Wer das liest, hat gute Augen. Dies ist ein Text. Wer das liest, hat gute Augen. aborderdecorator component ascrolldecorator component atextview Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Decorator Lösung VisualComponent Draw() TextView Draw() Decorator Draw() component component.draw() ScrollDecorator Draw() ScrollTo() scrollposition BorderDecorator Draw() DrawBorder() borderwidth Decorator::Draw(); DrawBorder();

14 Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Decorator Konsequenzen höhere Flexibilität als statische Vererbung vermeidet Eier-Legende-Wollmilchsau-Klassen Dekorator und dekoriertes Objekt sind nicht identisch vielfältige dynamische Kombinationsmöglichkeiten schwer statisch zu analysieren Entwurfsmuster: Entwurfsmuster Decorator Weiterführende Literatur Das Standardbuch zu Entwurfsmustern ist das von Gamma u. a. (2003)

15 Entwurfsmuster: Wiederholungsfragen Wiederholungsfragen Was ist ein Entwurfsmuster? Warum sind sie interessant für die Software-Entwicklung? Wie werden Entwurfsmuster von Gamma et al. kategorisiert? Erläutern Sie eines der in der Vorlesung vorgestellten Entwurfsmuster (mit Vor- und Nachteilen und Variationen) 1. 1 Das Strategy-Muster wird bei den Produktlinien vorgestellt und ist prüfungsrelevant. Das Observer-Muster wurde im Software-Projekt vorgestellt und ist nicht prüfungsrelevant. Entwurfsmuster: Wiederholungsfragen 1 Gamma u. a Gamma, Erich ; Helm, Richard ; Johnson, Ralph ; Vlissides, John: Desig Patterns Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison Wesley, 2003