14) Architektur interaktiver Systeme
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- Fabian Busch
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1 14) Architektur interaktiver Systeme Prof. Dr. rer. nat. habil. Uwe Aßmann Institut für Software- und Multimediatechnik Lehrstuhl Softwaretechnologie Fakultät für Informatik TU Dresden Version , Übersicht über die Architektur 2. Einführendes Beispiel für Java-AWT-Oberflächen 3. Ereignisgesteuerter Programmablauf Play-In 4. Benutzungsoberflächen mit Swing Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 1
2 Andere Literatur [Herrmann] M. Veit, S. Herrmann. Model-View-Controller and Object Teams: A Perfect Match of Paradigms. Aspect-Oriented System Development (AOSD) 2003, ACM Press Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 2
3 14.1 Kopplung von Graphischen Benutzeroberflächen (GUI) und Anwendungslogik.. Bringe Ereignisse, auslösende Fensterelemente (Sicht) und Modell zusammen Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 3
4 Schichtenarchitektur Benutzungsoberfläche - Teile des Kontextmodells Window Button Menu (Fachliches) Modell Teammitglied Teambesprechung Ablaufsteuerung Datenhaltung z.b. relationale Datenbank Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 4
5 Schichtenarchitektur Graphische Benutzungsoberfläche (Fensteroberfläche, Widget-Hierarchie) Window Button Menu Play-In (asynchron) Play-out (synchron, aber multiple Sichten und pull-steuerung) Unsichtbare Ablauf- Steuerung (Ereignis- Verwaltung) (Fachliches) Modell Teammitglied Teambesprechung Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 5
6 Graphische Benutzungsoberflächen Graphical User Interfaces (GUI) 1980: Smalltalk-80-Oberfläche (Xerox) 1983/84: Lisa/Macintosh-Oberfläche (Apple) 1988: NextStep (Next) 1989: OpenLook (Sun) 1989: Motif (Open Software Foundation) 1987/91: OS/2 Presentation Manager (IBM) 1990: Windows 3.0 (Microsoft) : Windows 95/NT/98/2000/ME/XP (Microsoft) 1995: Java AWT (SunSoft) 1997: Swing Components for Java (SunSoft) 2002: SWT von Eclipse 2006: XAML, Silverlight (Microsoft) Xswt, xswing, XUL (Mozilla) etc. Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 6
7 Programme mit GUI laufen in 2 Phasen 1) Aufbauphase: Aufbau der Fensteroberflächen (-fronten, widget hierarchies) durch Konstruktoraufrufe und Einfügen in Fensterhierarchie (embodiment) 2) Reaktionsphase, 1) bei der die Benutzeraktionen vom System (Ereignisverwaltung) als Ereignisobjekte ins Programm gegeben werden (Play-In) 2) Bei der in der Anwendungslogik durchgeführten Aktionen die Fensteroberfläche auf den neuesten Stand gebracht wird (Play-Out) Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 7
8 Widgets und Datenstrukturen Fensterstrukturen sind hierarchisch (Einkapselung von Widgets) Datenstruktur in Anwendung wird den Widget-Hierarchien zugeordnet Screen-Buffer zeigt die Widget-Struktur bitweise (paint()) widget- jdk- Observer Observer View 1 - Widget Tree 1 (Fenster-Struktur) Modell: Datenstruktur in Anwendungslogik (und Datenbank) Screen Buffer View 2 - Widget Tree 2 (Fenster-Struktur) Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 8
9 Zusammenspiel der Widget-Struktur und der Anwendungslogik Interaktive Anwendungen mit GUI laufen in Phasen: 1) Netzaufbau-Phase: Aufbau der Fensterstrukturen des GUI (widget hierarchies) Aufbau der Datenstrukturen in der Anwendungslogik (Modellstruktur) Anschluß des GUI-Reaktionscodes auf Veränderungen der Modellstruktur (View wird Observer des Modells, Vorbereitung des Play-Out, callbacks) Anschluß des Modell-Reaktionscode auf Benutzereingaben (Controller ist Observer der Widgets, Vorbereitung des Play-In) 2) Arbeitsphase (Reaktive Phase) bei der die Benutzeraktionen vom System als Ereignisobjekte ins Programm gegeben werden, d.h. die Reaktionsobjekte des Modells als Listener benachrichtigt und ausgeführt werden (Play-In) Bei denen die GUI-Views auf Modelländerungen durch Neuanzeigen reagieren (Play-Out) Der Steuerfluß eines GUI-Programms wird nie explizit spezifiziert, sondern ergibt sich aus den Aktionen des Benutzers Das GUI-Programm reagiert nur (reaktives System) Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 9
10 Netzaufbauphase: Aufbau der Widget-Struktur Verschiedene Techniken: Durch Konstruktoraufrufe und Additionen von Unterwidgets zu Oberwidgets (encapsulation) rein in Java-AWT/Swing, mit expliziter Konstruktion der Widget-Hierarchien Durch einen XML-Baum, der von einem XML-Parser eingelesen und als Objekt-Struktur im Speicher abgelegt wird (XUL - Firefox, XAML - Vista) Durch einen HTML-Baum, der von einem Brauser interpretiert wird (für Webanwendungen) Durch einen HTML-Baum, der bei Veränderungen inkrementell im Brauser nachgeladen wird (Web 2.0, Ajax) Client Server Modell: Datenstruktur View 1 - Widget Tree 1 in Anwendungslogik in html / Ajax (und Datenbank) Screen Buffer Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 10
11 14.2 Einführendes Beispiel über Play-In und Play-Out mit Java-AWT Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 11
12 Sichten: Zähler als motivierendes Beispiel Sicht 1 Sicht 2 cf: CounterFrame Modell c: Counter ctr = 7 Counter ctr + count() + reset() + getvalue() Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 12
13 Modell und Sicht Sicht 1 (View) Sicht 2 (View) Methodenaufrufe => Änderungen (play-in, asynchron ausgelöst) Controller Fachliche Klasse (Modell) Benachrichtigung vieler Sichten über Änderungen (play-out, synchron, viele Listener) Beispiele: Frage: Verschiedene Dokumentenansichten, Statusanzeigen, Verfügbarkeit von Menüpunkten Wie hält man das Modell in der Anwendungslogik unabhängig von den beliebig vielen Sichten darauf? Muster "Observer" Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 13
14 Ein Zähler (Beispiel für fachliches Modell) class Counter { private int ctr = 0; public void count () { ctr++; public void reset () { ctr = 0; public int getvalue () { return ctr; Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 14
15 Beobachtbares Modell (Play out, Model) class Counter extends Observable { private int ctr = 0; public void count () { ctr++; setchanged(); notifyobservers(); public void reset () { ctr = 0; setchanged(); notifyobservers(); public int getvalue () { return ctr; Counter wird Subjekt im Muster Observer; bei Veränderung des Counter wird die Oberfl äche benachrichtigt (play out) Das fachliche Modell enthält keinerlei Bezug auf die Benutzungsoberfl äche Beliebig viele Listener in Oberfl äche möglich Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 15
16 Hauptprogramm für Fensteranzeige import java.awt.*; class ExampleFrame extends Frame { public ExampleFrame () { settitle("untitled"); setsize(150, 50); setvisible(true); class GUI1 { public static void main (String[] argv) { // Phase 1: Aufbau der Fensteroberfläche ExampleFrame f = new ExampleFrame(); //.. implizites Betreten der Reaktionsschleife: // Phase 2: reaktives Programm Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 16
17 Registrierung für Listener (Play-In) Im Auslöser java.awt.frame findet sich eine Registrierungsprozedur (ererbt von java.awt.window): public class Frame... { Observable (Subject) public void addwindowlistener (WindowListener l) Observer java.awt.event.windowlistener ist eine Schnittstelle: Observing public interface WindowListener { (Observer)... Methoden zur Ereignisbehandlung Vergleich mit Observer-Muster: Frame bietet einen "Observable (Subject)"-Mechanismus Window-Listener ist eine "Observer"-Schnittstelle Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 17
18 Hauptprogramm für schließbares Fenster (play-in) import java.awt.*; import java.awt.event.*; class WindowCloser implements WindowListener {... siehe später... class ExampleFrame extends Frame { public ExampleFrame () { settitle("untitled"); setsize(150, 50); addwindowlistener(new WindowCloser()); setvisible(true); class GUI2 { public static void main (String[] argv) { ExampleFrame f = new ExampleFrame(); reagieren (Phase 2) Anmelden Subjekt starten (Ereignisverwaltung) Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 18
19 14.3 Ereignisgesteuerter Programmablauf beim Play-In Asynchroner Programmablauf beim Play-In I claim not to have controlled events, but confess plainly that events have controlled me. Abraham Lincoln, 1864 Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 19
20 Ereignisse Ein Ereignis ist ein Vorgang in der Umwelt des Softwaresystems von vernachlässigbarer Dauer, der für das System von Bedeutung ist. Eine wichtige Gruppe von Ereignissen sind Benutzeraktionen: Drücken eines Knopfs Auswahl eines Menüpunkts Verändern von Text Zeigen auf ein Gebiet Schließen eines Fensters Verbergen eines Fensters Drücken einer Taste Mausklick Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 20
21 Beispiel für Ereignisverarbeitung Das erste Java-Programm in der Vorlesung mit einer "graphischen Benutzungsoberfläche"... Hinweis "für Java-Insider": Hier noch reines "AWT", im nächsten Kapitel wird "Swing" eingeführt werden. Aufgabe: Ein leeres, aber schliessbares Fenster anzeigen Schliessknopf Fensterdarstellung ("look and feel") gemäß Windows: Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 21
22 Ereignis-Klassen und ihre auslösenden Oberflächenelemente Ereignis-Klassen in (Java-)Benutzungsoberflächen: WindowEvent ActionEvent MouseEvent KeyEvent,... Bezogen auf Klassen für Oberflächenelemente Window Frame Button TextField,... Zuordnung (Beispiele): Window (mit Frame) erzeugt WindowEvent z.b. Betätigung des Schliessknopfes Button erzeugt ActionEvent bei Betätigung des Knopfes Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 22
23 Ereignis-Bearbeitung beim play-in (1) Laufzeit-System (Ereignisverwaltung) betätigt Schliessknopf Benutzer Reaktion auf ein Ereignis durch Programm: Ereignis wird vom Laufzeitsystem erkannt Programm soll von technischen Details entkoppelt werden Beobachter-Prinzip: Programmteile registrieren sich für bestimmte Ereignisse Laufzeitsystem sorgt für Aufruf an passender Stelle Objekte, die Ereignisse beobachten, heißen bei Java Listener. Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 23
24 Ereignis-Bearbeitung beim play-in (2) Laufzeit-System betätigt Schliessknopf Benutzer f: Frame Quelle vom System (Ereignisverw.) neu erzeugt: e: WindowEvent registriert bei l: WindowListener Delegation: Aufruf einer Methode von l mit Argument e Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 24
25 Hierarchie der AWT EventListener (Widget- Listeners) und Event-Objekte EventListener Die Vererbungshierarchien EventListener und AWTEvent werden parallel variiert WindowListener TextListener void TextValueChanged(TextEvent e) AWTEventListener void eventdispatched(awtevent event) EventObject AWTEvent WindowEvent TextEvent MenuListener void menuselected(menuevent e) void menucancelled(menuevent e) void menudeselected(menuevent e) ActionListener void actionperformed(actionevent e) ChangeListener void statechanged(changeevent e) PropertyChangeListener void propertychange(propertychangeevent evt) WindowFocusListener void windowgainedfocus(windowevent e) void windowlostfocus(windowevent e) ActionEvent MenuEvent ChangeEvent PropertyChangeEvent Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 25
26 java.awt.event.windowlistener /** empty marker interface, from which all listeners have to inherit */ public interface EventListener { ; public interface WindowListener extends EventListener { public void windowclosed (WindowEvent ev); public void windowopened (WindowEvent ev); public void windowiconified (WindowEvent ev); public void windowdeiconified (WindowEvent ev); public void windowactivated (WindowEvent ev); public void windowdeactivated (WindowEvent ev); public void windowclosing (WindowEvent ev); java.util.eventlistener:basisinterface für alle "Listener" Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 26
27 Definition von Ereignissen: java.awt.event.windowevent public class WindowEvent extends AWTEvent {... // Konstruktor, wird vom System aufgerufen public WindowEvent (Window source, int id); // Abfragemöglichkeiten public Window getwindow();... Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 27
28 java.awt.event.actionevent, ActionListener public class ActionEvent extends AWTEvent {... // Konstruktor, wird vom System // (Ereignisverwaltung) aufgerufen public ActionEvent (Window source, int id, String command); // Abfragemöglichkeiten public Object getsource (); public String getactioncommand();... public interface ActionListener extends EventListener { public void actionperformed (ActionEvent ev); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 28
29 Wer reagiert denn hier auf Ereignisse? Ereignis-Listener sind Schnittstellen, keine Implementierungsklassen Wie programmiert man die Klassen, die die abhörenden Schnittstellen implementieren? Eine neue Klasse (Implementierungsklasse) Eine Default-Implementierung benutzen (WindowAdapter) Eine Unterklasse der Default-Implementierung WindowAdapter Eine innere Klasse Eine anonyme Klasse Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 29
30 a) Implementierungsklasse WindowCloser für Ereignis "Schließen" import java.awt.*; import java.awt.event.*; class WindowCloser implements WindowListener { // Reagiert nur auf Schließen public void windowclosed (WindowEvent ev) { public void windowopened (WindowEvent ev) { public void windowiconified (WindowEvent ev) { public void windowdeiconified (WindowEvent ev) { public void windowactivated (WindowEvent ev) { public void windowdeactivated (WindowEvent ev) { public void windowclosing(windowevent event) { System.exit(0); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 30
31 Hauptprogramm für schließbares Fenster import java.awt.*; import java.awt.event.*; class WindowCloser implements WindowListener {... siehe vorige Folie... class ExampleFrame extends Frame { public ExampleFrame () { settitle("untitled"); setsize(150, 50); addwindowlistener(new WindowCloser()); setvisible(true); class GUI2 { public static void main (String[] argv) { ExampleFrame f = new ExampleFrame(); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 31
32 b) Vereinfachung 1: Unterklasse der Default- Implementierung WindowAdapter WindowAdapter bietet eine Default-Implementierung für die WindowListener-Funktionen an: package java.awt.event; public abstract class WindowAdapter implements WindowListener { public void windowclosed (WindowEvent ev) { public void windowopened (WindowEvent ev) { public void windowiconified (WindowEvent ev) { public void windowdeiconified (WindowEvent ev) { public void windowactivated (WindowEvent ev) { public void windowdeactivated (WindowEvent ev) { public void windowclosing (WindowEvent ev) { Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 32
33 Vereinfachung 1: Unterklasse der Default- Implementierung WindowAdapter Redefinition einer leeren Reaktionsmethode: import java.awt.*; import java.awt.event.*; class WindowCloser extends WindowAdapter { public void windowclosing(windowevent event) { System.exit(0); class ExampleFrame extends Frame { public ExampleFrame () { settitle("untitled"); setsize(150, 50); addwindowlistener(new WindowCloser()); setvisible(true); class GUI3 { public static void main (String[] argv) { ExampleFrame f = new ExampleFrame(); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 33
34 Vereinfachung 1: Unterklasse der DefaultImplementierung WindowAdapter <<interface>> WindowListener windowclosing (e: WindowEvent) Window addwindowlistener (l: WindowListener) <<use>> WindowEvent WindowAdapter Frame setsize settitle setvisible WindowCloser registriert bei ExampleFrame Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 34
35 Diskussion zum Begriff "Adapter" <<interface>>windowlistener windowclosing (e: WindowEvent) window... () Ist das eine Anwendung des Adapter-Musters? Target Adaptee Adapter Adapter WindowAdapter WindowCloser windowclosing (e: WindowEvent).. sollte besser DefaultWindowListener heissen.. Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 35
36 b) Vereinfachung 2: Innere Klasse benutzen import java.awt.*; import java.awt.event.*; class ExampleFrame extends Frame { /* inner */ class WindowCloser extends WindowAdapter { public void windowclosing(windowevent event) { System.exit(0); public ExampleFrame () { settitle("untitled"); setsize(150, 50); addwindowlistener(new WindowCloser()); setvisible(true); class GUI4 { public static void main (String[] argv) { ExampleFrame f = new ExampleFrame(); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 36
37 c) Vereinfachung 3: Anonyme Klasse benutzen import java.awt.*; import java.awt.event.*; class ExampleFrame extends Frame { public ExampleFrame () { settitle("untitled"); setsize(150, 50); addwindowlistener(new WindowAdapter() { public void windowclosing(windowevent event) { System.exit(0); ); setvisible(true); class GUI5 { public static void main (String[] argv) { ExampleFrame f = new ExampleFrame(); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 37
38 14.4 Aufbau der Benutzungsoberfläche (Widget-Hierarchie) mit Swing Softwaretechnologie, Prof. Uwe Aßmann Technische Universität Dresden, Fakultät Informatik 38
39 Hier: Expliziter Aufbau mit AWT und Swing Abstract Window Toolkit (AWT): Seit Version 1.1 Standard-Bestandteil von Java Umfangreiche Bibliothek von Oberflächen-Bausteinen Plattformunabhängige Schnittstellen, aber grosse Teile plattformspezifisch realisiert ("native code") Swing-Bibliotheken Seit Version 1.2 Standard-Bestandteil von Java Noch umfangreichere Bibliothek von Oberfächen-Bausteinen Plattformunabhängiger Code (d.h. Swing ist weitestgehend selbst in Java realisiert) Wesentlich größerer Funktionsumfang (nicht auf den "kleinsten Nenner" der Plattformen festgelegt) Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 39
40 Bibliotheken von AWT und Swing Wichtigste AWT-Pakete: java.awt: u.a. Grafik, Oberflächenkomponenten, Layout-Manager java.awt.event: Ereignisbehandlung Andere Pakete für weitere Spezialzwecke Wichtigstes Swing-Paket: javax.swing: Oberflächenkomponenten Andere Pakete für Spezialzwecke Viele AWT-Klassen werden auch in Swing verwendet! Standard-Import-Vorspann: import java.awt.*; import java.awt.event.*; import javax.swing.*; (Naiver) Unterschied zwischen AWT- und Swing-Komponenten: AWT: Button, Frame, Menu,... Swing: JButton, JFrame, JMenu,... Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 40
41 AWT/Swing-Klassenhierarchie (Ausschnitt) Dies ist nur ein sehr kleiner Ausschnitt Präfixe "java." und "javax." hier weggelassen. lang.object awt.component awt.container swing.jcomponent awt.window swing. JButton swing. JLabel swing. JTextComponent swing. JPanel swing. JFrame swing. JTextField Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 41
42 Component, Container, Window, Frame, Panel awt.component (abstrakt): Oberklasse aller Bestandteile der Oberfläche public void setsize (int width, int height); public void setvisible (boolean b); awt.container (abstrakt): Oberklasse aller Komponenten, die andere Komponenten enthalten public void add (Component comp); public void setlayout (LayoutManager mgr); awt.window Fenster ohne Rahmen oder Menüs public void pack (); //Größe anpassen swing.jframe Größenveränderbares Fenster mit Titel public void settitle (String title); swing.jpanel Zusammenfassung von Swing-Komponenten JPanel Component Container Window JFrame Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 42
43 JComponent Oberklasse aller in der Swing-Bibliothek neu implementierten, verbesserten Oberflächenkomponenten. Eigenschaften u.a.: Einstellbares "Look-and-Feel" Komponenten kombinierbar und erweiterbar Rahmen für Komponenten void setborder (Border border); (Border-Objekte mit BorderFactory erzeugbar) ToolTips -- Kurzbeschreibungen, die auftauchen, wenn der Cursor über der Komponente liegt void settooltiptext (String text); Automatisches Scrolling Beispiele für weitere Unterklassen von JComponent: JList: Auswahlliste JComboBox: "Drop-Down"-Auswahlliste mit Texteingabemöglichkeit JPopUpMenu: "Pop-Up"-Menü JFileChooser: Dateiauswahl Component Container JComponent Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 43
44 Zähler-Beispiel: Grobentwurf der Oberfläche JPanel valuepanel JPanel buttonpanel CounterFrame cf abgeleitet von JFrame Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 44
45 Die Sicht (View) mit Swing: Gliederung, 1. Versuch class CounterFrame extends JFrame { JPanel valuepanel = new JPanel(); JTextField valuedisplay = new JTextField(10); JPanel buttonpanel = new JPanel(); JButton countbutton = new JButton("Count"); JButton resetbutton = new JButton("Reset"); JButton exitbutton = new JButton("Exit"); public CounterFrame (Counter c) { settitle("swingcounter"); valuepanel.add(new JLabel("Counter value")); valuepanel.add(valuedisplay); valuedisplay.seteditable(false); //.. value panel hinzufügen getcontentpane().add(valuepanel, BorderLayout.NORTH); buttonpanel.add(countbutton); buttonpanel.add(resetbutton); buttonpanel.add(exitbutton); //.. button panel hinzufügen getcontentpane().add(buttonpanel, BorderLayout.SOUTH); pack(); setvisible(true); Subjekt starten (Ereignisverwaltung) Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 45
46 Hinzufügen von Komponenten zu JFrames Ein JFrame ist ein "Container", d.h. dient zur Aufnahme weiterer Elemente. Ein JFrame ist intern in verschiedene "Scheiben" (panes) organisiert. Die wichtigste ist die content pane. content pane menu bar layered pane glass pane In JFrame ist definiert: Container getcontentpane(); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 46
47 Die Sicht (View): Gliederung, 2. Versuch class CounterFrame extends JFrame { JPanel valuepanel = new JPanel(); JPanel buttonpanel = new JPanel(); public CounterFrame (Counter c) { settitle("swingcounter"); getcontentpane().add(valuepanel); getcontentpane().add(buttonpanel); pack(); setvisible(true); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 47
48 Zähler-Beispiel: Entwurf der Wertanzeige JPanel valuepanel JLabel valuelabel JTextField valuedisplay Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 48
49 TextComponent, TextField, Label, Button JTextComponent: Oberklasse von JTextField und JTextArea public void settext (String t); public String gettext (); public void seteditable (boolean b); JTextField: Textfeld mit einer Zeile public JTextField (int length); JLabel: Einzeiliger unveränderbarer Text public JLabel (String text); Component Container JComponent JTextComponent JTextField JButton JLabel JButton: Druckknopf mit Textbeschriftung public JButton (String label); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 49
50 Die Sicht (View): Elemente der Wertanzeige class class CounterFrame CounterFrame extends extends JFrame JFrame { { JPanel JPanel valuepanel valuepanel = = new new JPanel(); JPanel(); JTextField JTextField valuedisplay valuedisplay = = new new JTextField(10); JTextField(10); JPanel JPanel buttonpanel buttonpanel = = new new JPanel(); JPanel(); public public CounterFrame CounterFrame (Counter (Counter c) c) { { settitle("swingcounter"); settitle("swingcounter"); valuepanel.add(new valuepanel.add(new JLabel("Counter JLabel("Counter value")); value")); valuepanel.add(valuedisplay); valuepanel.add(valuedisplay); valuedisplay.seteditable(false); valuedisplay.seteditable(false); getcontentpane().add(valuepanel); getcontentpane().add(valuepanel); getcontentpane().add(buttonpanel); getcontentpane().add(buttonpanel); pack(); pack(); setvisible(true); setvisible(true); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 50
51 Zähler-Beispiel: Entwurf der Bedienelemente JPanel buttonpanel JButton countbutton JButton resetbutton JButton exitbutton Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 51
52 Die Sicht (View): Bedienelemente class class CounterFrame CounterFrame extends extends JFrame JFrame { { JPanel JPanel valuepanel valuepanel = = new new JPanel(); JPanel(); JTextField JTextField valuedisplay valuedisplay = = new new JTextField(10); JTextField(10); JPanel JPanel buttonpanel buttonpanel = new new JPanel(); JPanel(); JButton JButton countbutton countbutton = = new new JButton("Count"); JButton("Count"); JButton JButton resetbutton resetbutton = = new new JButton("Reset"); JButton("Reset"); JButton JButton exitbutton exitbutton = = new new JButton("Exit"); JButton("Exit"); public public CounterFrame CounterFrame (Counter (Counter c) c) { { settitle("swingcounter"); settitle("swingcounter"); valuepanel.add(new valuepanel.add(new JLabel("Counter JLabel("Counter value")); value")); valuepanel.add(valuedisplay); valuepanel.add(valuedisplay); valuedisplay.seteditable(false); valuedisplay.seteditable(false); getcontentpane().add(valuepanel); getcontentpane().add(valuepanel); buttonpanel.add(countbutton); buttonpanel.add(countbutton); buttonpanel.add(resetbutton); buttonpanel.add(resetbutton); buttonpanel.add(exitbutton); buttonpanel.add(exitbutton); getcontentpane().add(buttonpanel); getcontentpane().add(buttonpanel); pack(); pack(); setvisible(true); setvisible(true); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 52
53 Layout-Manager Definition Ein Layout-Manager ist ein Objekt, das Methoden bereitstellt, um die graphische Repräsentation verschiedener Objekte innerhalb eines Container-Objektes anzuordnen. Formal ist LayoutManager ein Interface, für das viele Implementierungen möglich sind. In Java definierte Layout-Manager (Auswahl): FlowLayout (java.awt.flowlayout) BorderLayout (java.awt.borderlayout) GridLayout (java.awt.gridlayout) In awt.component: public void add (Component comp, Object constraints); erlaubt es, zusätzliche Information (z.b. Orientierung, Zeile/Spalte) an den Layout-Manager zu übergeben Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 53
54 Flow-Layout Grundprinzip: Anordnung analog Textfluß: von links nach rechts und von oben nach unten Default für Panels z.b. in valuepanel und buttonpanel für Hinzufügen von Labels, Buttons etc. Parameter bei Konstruktor: Orientierung auf Zeile, Abstände Constraints bei add: keine Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 54
55 Border-Layout Grundprinzip: Orientierung nach den Seiten (N, S, W, O) bzw. Mitte (center) Default für Window, Frame z.b. in CounterFrame für Hinzufügen von valuepanel, buttonpanel Parameter bei Konstruktor: Keine Constraints bei add: BorderLayout.NORTH, SOUTH, WEST, EAST, CENTER Oberer ("Nord")-Bereich (z.b. valuepanel) Unterer ("Süd")-Bereich (z.b. buttonpanel) Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 55
56 Grid-Layout Grundprinzip: Anordnung nach Zeilen und Spalten Parameter bei Konstruktor: Abstände, Anzahl Zeilen, Anzahl Spalten Constraints bei add: Keine 1,1 1,2 1,3 2,1 2,2 2,3 Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 56
57 Die Sicht (View): Alle sichtbaren Elemente class CounterFrame extends JFrame { JPanel valuepanel = new JPanel(); JTextField valuedisplay = new JTextField(10); JPanel buttonpanel = new JPanel(); JButton countbutton = new JButton("Count"); JButton resetbutton = new JButton("Reset"); JButton exitbutton = new JButton("Exit"); public CounterFrame (Counter c) { settitle("swingcounter"); valuepanel.add(new JLabel("Counter value")); valuepanel.add(valuedisplay); valuedisplay.seteditable(false); getcontentpane().add(valuepanel, BorderLayout.NORTH); buttonpanel.add(countbutton); buttonpanel.add(resetbutton); buttonpanel.add(exitbutton); getcontentpane().add(buttonpanel, BorderLayout.SOUTH); pack(); setvisible(true); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 57
58 Model-View-Controller-Architektur GUI-Reagiert-Auf-Modelländerungen: Observer (Play-Out) Modell-Reagiert-Auf-View: Controller (Play-In) View Controller <<beobachtet>> bc: ButtonController cf: CounterFrame Play-In Play-Out <<beobachtet>> <<steuert>> Model c: Counter ctr = 7 Counter ctr + count() + reset() + getvalue() Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 58
59 Zähler-Beispiel für das Play-Out: Anbindung View an Model class CounterFrame extends JFrame // View implements Observer {... JTextField valuedisplay = new JTextField(10);... // connecting model to view public CounterFrame /*View*/ (Counter c /*Model*/) {... valuepanel.add(valuedisplay); valuedisplay.seteditable(false); valuedisplay.settext(string.valueof(c.getvalue()));... c.addobserver(this); // Registring view at model pack(); setvisible(true); // view listens at model public void update (Observable o, Object arg) { Counter c = (Counter) o; valuedisplay.settext(string.valueof(c.getvalue())); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 59
60 Wdh: java.awt.event.actionevent, ActionListener public class ActionEvent extends AWTEvent {... // Konstruktor wird vom System aufgerufen public Object getsource () public String getactioncommand()... public interface ActionListener extends EventListener { public void actionperformed (ActionEvent ev); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 60
61 Die Steuerung des Play-In mit dem Controller Zum Play-In wird der Controller ein Listener der View-Widgets (hier buttons) Die update-methode heisst actionperformed(actionevent), da die Ablaufsteuerung des JDK diese sucht und aufruft // Die Steuerung belauscht die Knöpfe class // Die ButtonController Steuerung belauscht // Controller die Knöpfe class implements ButtonController ActionListener // Controller { Counter implements mycounter; ActionListener { // Counter widget-observer mycounter; public // widget-observer void actionperformed (ActionEvent event) { public String void cmd actionperformed = event.getactioncommand(); (ActionEvent event) { if String (cmd.equals("count")) cmd = event.getactioncommand(); if mycounter.count(); (cmd.equals("count")) // Aktion auf Modell if mycounter.count(); (cmd.equals("reset")) // Aktion auf Modell if mycounter.reset(); (cmd.equals("reset")) // Aktion if mycounter.reset(); (cmd.equals("exit")) // Aktion if System.exit(0); (cmd.equals("exit")) // Aktion System.exit(0); // Aktion public ButtonController (Counter c) { public mycounter ButtonController = c; (Counter c) { mycounter = c; Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 61
62 Play-In, Zähler-Beispiel: Anbindung des Controllers an mehrere Views (Subjekte) class CounterFrame extends JFrame {... JPanel buttonpanel = new JPanel(); JButton countbutton = new JButton("Count"); JButton resetbutton = new JButton("Reset"); JButton exitbutton = new JButton("Exit"); public CounterFrame (Counter c) {... ButtonController bc = new ButtonController(c); // controller listens at another view countbutton.addactionlistener(bc); buttonpanel.add(countbutton); // controller listens at another view resetbutton.addactionlistener(bc); buttonpanel.add(resetbutton); // controller listens at another view exitbutton.addactionlistener(bc); buttonpanel.add(exitbutton);... Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 62
63 Alles zusammen: CounterFrame (1) class CounterFrame extends JFrame implements Observer { JPanel valuepanel = new JPanel(); JTextField valuedisplay = new JTextField(10); JPanel buttonpanel = new JPanel(); JButton countbutton = new JButton("Count"); JButton resetbutton = new JButton("Reset"); JButton exitbutton = new JButton("Exit"); public CounterFrame (Counter c) { settitle("swingcounter"); valuepanel.add(new JLabel("Counter value")); valuepanel.add(valuedisplay); valuedisplay.seteditable(false); valuedisplay.settext(string.valueof(c.getvalue())); getcontentpane().add(valuepanel,borderlayout.north ); ButtonController bc = new ButtonController(c); countbutton.addactionlistener(bc); buttonpanel.add(countbutton); resetbutton.addactionlistener(bc); buttonpanel.add(resetbutton); exitbutton.addactionlistener(bc); buttonpanel.add(exitbutton); getcontentpane().add(buttonpanel,borderlayout.south); Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 63
64 Alles zusammen: CounterFrame (2) addwindowlistener(new WindowCloser()); c.addobserver(this); pack(); setvisible(true); public void update (Observable o, Object arg) { Counter c = (Counter) o; valuedisplay.settext(string.valueof(c.getvalue())); class ButtonController implements ActionListener {... (wie oben)... class WindowCloser implements WindowListener {... (wie oben)... Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 64
65 Überblick MVC c:controller c:controller c:controller user input observer direct change messages 1 1 v:view v:view v:view * model change model read * change messages observer 1 1 change messages observer m:model [Herrmann] {xor {xor Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 65
66 Probleme im MVC Wiederverwendung von Sichten und Controller wie? Modell ist abstrakte Klasse (white-box framework mit Variationspunkt Modell) Sicht ist Rolle der Modellklasse (open role framework) Granularität der Ereignisse: Welche Änderungen des Modells sollen en-bloc von Sichten übernommen werden? Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 66
67 Was haben wir gelernt? GUI-Programme laufen in 2 Phasen: Aufbau der Fensterfronten (widget hierarchies) durch Konstruktoraufrufe und Additionen (embodiment) Vorbereitung Play-Out: Anschluß des View-Reaktionscodes als jdk-observer des Modells Vorbereitung Play-In: Anschluß des Controller als widget-observer der Views Reaktionsphase, bei der die Benutzeraktionen vom System als Ereignisobjekte ins Programm gegeben werden: der Controller als Listener benachrichtigt und ausgeführt werden (Play-In) die Views bzw. der Controller als Listener des Modells benachrichtigt werden (Play-Out) Der Kontrollfluß eines GUI-Programms wird nie explizit spezifiziert, sondern ergibt sich aus den Aktionen des Benutzers Die Views reagieren auf Ereignisse im Screenbuffer, die von der Ablaufsteuerung gemeldet werden Der Controller auf Widget-Veränderungen im View Die Views auf Veränderungen im Modell Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 67
68 The End Diese Folien sind eine überarbeitete Version der Vorlesungsfolien zur Vorlesung Softwaretechnologie von Prof. H. Hussmann, used by permission. Verbreitung, Kopieren nur mit Zustimmung des Autors. Prof. U. Aßmann, Softwaretechnologie 68
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