Seminar Software Design Pattern

Transkript

1 Seminar Software Design Pattern Factory Method, Abstract Factory, Prototype Betriebliche Informationssysteme Institut für Informatik Universität Leipzig

2 Gliederung 1 Design Pattern 2 Problembeispiel 3 Factory Method 4 Abstract Factory 5 Prototype

3 Gang of Four[Gamma et al., 1995] Lösung-Schablonen für Entwicklungsprobleme Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software James Coplien, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides

4 Patternklassen der GoF Erzeugende Muster (Creational Patterns) Strukturelle Muster (Structural Patterns) Verhaltensmuster (Behavioral Patterns) weitere Patternklassen Architekturmuster Analysemuster Idiome Kommunikationsmuster Organisationsmuster Antimuster

5 nur genannt Singelton nur einmal erzeugtes Objekt Fewton Anzahl der erzeugten Objekte kontrolliert Builder Erzeugung komplexer Objekte im weiteren Vortrag Factory Methode Abstract Factory Prototype

6 Beispiel Entwicklung eines Framework für E-Assessment Einsatz mit unterschiedlichen JAVA Frameworks unterschiedliche Aufgabentypen unterschiedliche Repräsentationen unterschiedliche Persistenzschichten

7 Factory Method

8 Factory Method Kontext Implementierung von Frameworks/Klassenbibliotheken Interfaces zur Erzeugung von Objekten Definieren Beziehungen zwischen Objekten durch abstrakte Klassen

9 TaskFactory Tasklets SubTasklet -Tasklets: List Subtasklet st = newsubtasklet(); +build(): void +buildsubtask(): Task Tasklets.add(st); +buildpreview(): void +savetasklet(st:subtasklet): void st.build(); +getproblem(): String +newsubtasklet(): SubTasklet ClozeSubtasklet McSubtasklet MyTaskFactoryImpl

10 TaskFactory Tasklets SubTasklet -Tasklets: List Subtasklet st = newsubtasklet(); +build(): void +buildsubtask(): Task Tasklets.add(st); +buildpreview(): void +savetasklet(st:subtasklet): void st.build(); +getproblem(): String +newsubtasklet(): SubTasklet ClozeSubtasklet McSubtasklet MyTaskFactoryImpl Problem Instanzerzeugung Implementierungsäbhängig TaskFactory kennt die Subklassen von SubTasklet nicht TaskFactory weiß nur wann nicht welches SubTasklet Framework kennt nur die abstrakte Klasse nicht instanzierbar

11 Lösungsansatz newsubtasklet abstrakte Methode mögliche Defaultimplementierung Implementierung in Anwendung

12 Lösungsansatz newsubtasklet abstrakte Methode mögliche Defaultimplementierung Implementierung in Anwendung SubTasklet +build(): void +buildpreview(): void +getproblem(): String Tasklets TaskFactory +buildsubtask(): Task +savetasklet(st:subtasklet): void +newsubtasklet(): SubTasklet Subtasklet st = newsubtasklet(); Tasklets.add(st); st.build(); ClozeSubtasklet McSubtasklet MyTaskFactoryImpl +newsubtasklet(): Subtasklet return new McSubtasklet;

13 Charakteristik Implementation von newsubtasklet() in MyTaskFactoryImpl Kenntnis der Subklasse aus Framework entfernt newsubtasklet() wird Factory Methode genannt sie erstellt das Objekt SubTasklet +build(): void +buildpreview(): void +getproblem(): String Tasklets TaskFactory +buildsubtask(): Task +savetasklet(st:subtasklet): void +newsubtasklet(): SubTasklet Subtasklet st = newsubtasklet(); Tasklets.add(st); st.build(); ClozeSubtasklet McSubtasklet MyTaskFactoryImpl +newsubtasklet(): Subtasklet return new McSubtasklet;

14 Elemente des Patterns Produkt (Interface) KonkretesProdukt (Implementation zu Produkt) Erzeuger (Applikationsklasse) KonkreterErzeuger (spezielle Applikationsklasse) Produkt Erzeuger +FabrikMethode() +anoperation()... produkt = Fabrikmethode();... KonkretesProdukt KonkreterErzeuger +FabrikMethode() return new KonkretesProdukt; Abbildung: GoF Book S. 122

15 Anwendung und Konsequenz Erzeugerklasse kennt Objekttyp Subklassen sollen Typ bestimmen Client muss Subklasse von Creator sein Produkt Erzeuger +FabrikMethode() +anoperation()... produkt = Fabrikmethode();... KonkretesProdukt KonkreterErzeuger +FabrikMethode() return new KonkretesProdukt; Abbildung: GoF Book S. 122

16 Vorteile keine Bindung indirekte Objekterzeugung Defaultimplementierung parallele Objektstrukturen verknüpft

17 Vorteile keine Bindung indirekte Objekterzeugung Defaultimplementierung parallele Objektstrukturen verknüpft Nachteile Client Subklasse von Creator

18 Abstract Method

19 Abstract Method Kontext Framework stellt Struktur Framework soll implementierungsunabhängig sein Implementierung konfigurierbar austauschbar

20 HtmlSubTaskView +createmcsubtasklet() StrutsSubTaskView +createmcsubtasklet() Client +createclozesubtasklet() +createclozesubtasklet() ClozeSubTasklet HtmlClozeSubTasklet StrutsClozeSubTasklet MCSubTasklet HtmlMCSubTasklet StrutsMCSubTasklet

21 HtmlSubTaskView +createmcsubtasklet() StrutsSubTaskView +createmcsubtasklet() Client +createclozesubtasklet() +createclozesubtasklet() ClozeSubTasklet HtmlClozeSubTasklet StrutsClozeSubTasklet MCSubTasklet HtmlMCSubTasklet StrutsMCSubTasklet Problem ein Framework für Erstellung von Tests unterschiedliche Präsentationsframeworks Client muss die Implementierung kennen Präsentationsschichten sollten austauschbar sein

22 Lösungsansatz Client benutzt nur Interface Interface für SubTaskView mit Methoden für Objekterzeugung Implementierungen von SubTaskView Interfaces für Objekte

23 Lösungsansatz Client benutzt nur Interface Interface für SubTaskView mit Methoden für Objekterzeugung Implementierungen von SubTaskView Interfaces für Objekte SubTaskView +createmcsubtasklet() +createclozesubtasklet() MCSubTasklet Client HtmlMCSubTasklet StrutsMCSubTasklet HtmlSubTaskView +createmcsubtasklet() +createclozesubtasklet() StrutsSubTaskView +createmcsubtasklet() +createclozesubtasklet() ClozeSubTasklet HtmlClozeSubTasklet StrutsClozeSubTasklet

24 Charakteristik Client benutzt nur Interfaces Implementierungen erzeugen Objekte SubTaskView +createmcsubtasklet() +createclozesubtasklet() MCSubTasklet Client HtmlMCSubTasklet StrutsMCSubTasklet HtmlSubTaskView +createmcsubtasklet() +createclozesubtasklet() StrutsSubTaskView +createmcsubtasklet() +createclozesubtasklet() ClozeSubTasklet HtmlClozeSubTasklet StrutsClozeSubTasklet

25 Elemente des Patterns AbstrakteFactory KonkreteFactory AbstraktesProdukt KonkretesProdukt Client AbstrakteFactory +createprodukta() +createproduktb() AbstraktesProduktA Client ProduktA1 ProduktA2 KonkrekteFactory1 +createprodukta() +createproduktb() KonkrekteFactory1 +createprodukta() +createproduktb() AbstraktesProduktB ProduktB1 ProduktB2 Abbildung: GoF Book S. 101

26 Anwendung und Konsequenz KonkreteFactory meist Singelton ermöglicht Produktfamilien leichter Austausch von Implementierungen Versteckt Implementierung vor Client AbstrakteFactory +createprodukta() +createproduktb() AbstraktesProduktA Client ProduktA1 ProduktA2 KonkrekteFactory1 +createprodukta() +createproduktb() KonkrekteFactory1 +createprodukta() +createproduktb() AbstraktesProduktB ProduktB1 ProduktB2 Abbildung: GoF Book S. 101

27 Vorteile isoliert Implementierung Kontrolle der Objektgenerierung einfacher Austausch Konsistenz

28 Vorteile isoliert Implementierung Kontrolle der Objektgenerierung einfacher Austausch Konsistenz Nachteile neue Klassen kosten viel Aufwand

29 Prototype

30 Prototype Kontext Objekte im laufenden System spezifizieren Funktionalität nutzen spezifische Erweiterung[Pree, 1995] geringe Objektdifferenz keine komplexe Objekthierachie

31 SubTaskFactory NSubtaskFactory +buildtask() +buildtask() AddOnSubTask +build() AddonSubTaskImplA +build() AddonSubTaskImplB +build()

32 SubTaskFactory NSubtaskFactory +buildtask() +buildtask() AddOnSubTask +build() AddonSubTaskImplA +build() AddonSubTaskImplB +build() Problem Erweiterung um neue Objekte dynamisches Laden von Objekten Objektgenerierung parametrisieren Integration in bestehende Struktur

33 Lösungsansatz Einführung Factorysubklasse AddOnsubtaskFactory benutzt Prototyp Objektgenerierung mit Parameter AddOnSubTask Klonmethode Implementierung in Subklassen

34 Lösungsansatz Einführung Factorysubklasse AddOnsubtaskFactory benutzt Prototyp Objektgenerierung mit Parameter AddOnSubTask Klonmethode Implementierung in Subklassen SubTaskFactory +buildtask() AddOnSubTask +build(number) +clone() prototype NSubtaskFactory +buildtask() AddOnSubtaskFactory +buildtask() AddonSubTaskImplA +build(number) +clone() AddonSubTaskImplB +build(number) +clone() p=prototype.clone(); do p.build(random()); return the Clone; return the Clone; while(1=1) buildtask();

35 Charakteristik Prototypklassen haben Clone() meist mit Parameter SubTaskFactory +buildtask() AddOnSubTask +build(number) +clone() prototype NSubtaskFactory +buildtask() AddOnSubtaskFactory +buildtask() AddonSubTaskImplA +build(number) +clone() AddonSubTaskImplB +build(number) +clone() p=prototype.clone(); do p.build(random()); return the Clone; return the Clone; while(1=1) buildtask();

36 Elemente des Patterns Prototype (Klone Interface) ConcretePrototype (Klone Implementierung) Client Abbildung: GoF Book S. 135

37 Anwendung und Konsequenz Verringerung der Klassenanzahl Versteckt Implementierung vor Client Abbildung: GoF Book S. 135

38 Vorteile isoliert Implementierung weniger Objektklassen dynamische Binden neue Objekte einfach Parameter für Objekterstellung komplexe Objekte weniger Subklassen

39 Vorteile isoliert Implementierung weniger Objektklassen dynamische Binden neue Objekte einfach Parameter für Objekterstellung komplexe Objekte weniger Subklassen Nachteile Klone Methode aufwendig zu implementieren

40 Literatur Gamma, E., Helm, R., Johnson, R., and Vlissides, J. (1995). Design Patterns: Elements od Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley Professional Computing Series. Addison-Wesley Publishing Company, New York, NY. Pree, W. (1995). Design Patterns for Object-Oriented Software Development. ACM Press Books. Addison-Wesley Publishing Company, Wokingham.

41 vielen Dank für die Aufmerksamkeit Fragen??