Entwurfsmuster. Marc Monecke

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1 Entwurfsmuster Marc Monecke Praktische Informatik Fachbereich Elektrotechnik und Informatik Universität Siegen, D Siegen 20. Mai 2003 Inhaltsverzeichnis 1 Grundlagen Aufbau eines Musters Klassifikation von Mustern Klassenbibliothek Framework Framework vs. Muster Muster-Katalog Fabrikmethode Singleton Kompositum Proxy Fassade Beobachter Schablonenmethode Zusammenfassung 7 1

2 1 Grundlagen Entwurfsmuster bewährte, generische Lösung für Entwurfsproblem in bestimmter Situation Erich Gamma et al: Design Patterns Elements of Reusable Object-Oriented Software, 1995 weitere Grundlagen Folien zu Analysemustern 1.1 Aufbau eines Musters Name: Entwurfsproblem, Lösung und Konsequenzen mit 1 bis 2 Wörtern beschreiben (z.b. Observer) Problembeschreibung: Anwendbarkeit des Musters (Problem, Kontext) Lösungsbeschreibung: Anordnung von Klassen/Objekten zur Lösung des Problems kein konkreter Entwurf, keine Implementierung! Konsequenzen: z.b. Speicher vs. Laufzeit; Erweiterbarkeit, Flexibilität, Portabilität Alternativen vergleichen 1.2 Klassifikation von Mustern Klassifikation Klassenbasiert Objektbasiert Erzeugungsmuster Strukturmuster Verhaltensmuster Klasse vs. Objekt Klassenbasiertes Muster Beziehungen zwischen Klassen Vererbung Übersetzungszeit Objektbasiertes Muster Beziehungen zwischen Objekten Assoziationen zur Laufzeit änderbar Aufgabe des Musters Erzeugungsmuster Objekte im System erzeugen 2

3 klassenbasiert Vererbung objektbasiert Delegation Strukturmuster Klassen und Objekte zu größeren Strukturen zusammensetzen klassenbasiert mehrfaches Erben objektbasiert Objekte zur Laufzeit verbinden Verhaltensmuster Interaktion zwischen Objekten und Klassen klassenbasiert Verhalten in Klassenhierarchie verteilen objektbasiert Aggregation/Komposition von Objekten 1.3 Klassenbibliothek organisierte Sammlung von Klassen direkte Instantiierung oder Erweiterung Aufruf der angebotenen Funktionen Baum-, Wald- oder Baustein-Topologie Code-Wiederverwendung 1.4 Framework Menge zusammenarbeitender Klassen ausgelegt auf bestimmten Anwendungsbereich implementieren Entwurf codiert Ableiten von Unterklassen, die konkrete Funktionen implementieren invertierter Konstrollfluß: anwendungsspezifische Funktionen werden vom Framework aufgerufen Framework bestimmt die Architektur Wartbarkeit Entwickler konzentriert sich auf Anwendungsfunktionen Code- und Architektur-Wiederverwendung 1.5 Framework vs. Muster Entwurfsmuster sind abstrakter, uncodiert; nur Programmcode-Beispiele also keine Code-Wiederverwendung mit Mustern Entwurfsmuster sind kleiner als Frameworks (Framework enthält i.a. mehrere Entwurfsmuster nicht umgekehrt) Entwurfsmuster weniger spezialisiert als Frameworks, also in vielen Anwendungsbereichen nutzbar 3

4 2 Muster-Katalog nach Heide Balzert: Lehrbuch der Objektmodellierung; LE Fabrikmethode klassenbasiertes Erzeugungsmuster Schnittstelle zum Erzeugen von Objekten Unterklassen legen Typ fest Fabrikmethode createsource() erzeugt passende Instanzen CodeEditor muß verschiedene Quelltext-Typen nicht vorher kennen SourceCode open() compile() prettyprint() * sources CodeEditor newsource() createsource() JavaSource compile() prettyprint() <<creates>> JavaEditor createsource() SourceCode c = createsource(); sources.add(c); c.open(); return new JavaSource(); 2.2 Singleton objektbasiertes Erzeugungsmuster genau eine Instanz einer Klasse erzeugen Zugriff auf diese Instanz ermöglichen uniqueinstance und instance() sind Klassen-Attribut/Klassen-Operation globale Variable mit Zugriffsschutz DBConn uniqueinst : DBConn dburl instance() : DBConn executequery() : Result if (uniqueinst == null ) uniqueinst=new DBConn(); return uniqueinst; 4

5 2.3 Kompositum objektbasiertes Strukturmuster Baumstrukturen erzeugen einzelne und komplexe Objekte einheitlich behandeln komplexes Objekt ruft wenn nötig Operationen der enthaltenen Objekte auf Komponententypen leicht erweiterbar GraphObject add(graphobject) getpart(int) * components for all g in components g.; 0..1 Circle Square Composite add(graphobject) getpart(int) 2.4 Proxy objektbasiertes Strukturmuster Zugriff auf Objekte über Stellvertreter kontrollieren Weiterleiten der Operationsaufrufe Details über Verwaltung, Handhabung der Objekte verbergen Verteilung, Zugriffsschutz, Speicherplatz-/Laufzeit-Ersparnis, smart reference DataSource getdata() query() LocalDS data : Data getdata() query() 1 cache RemoteDS url : URL getdata() query() loadvianetwork() 5

6 2.5 Fassade objektbasiertes Strukturmuster übersichtliche Schnittstelle für Paket anbieten lose Kopplung zwischen Paketen, da kein direkter Zugriff auf interne Schnittstellen nötig (außer, weitere Funktionen werden benötigt) Klient Paket Fassade 2.6 Beobachter objektbasiertes Verhaltensmuster abhängige Objekte über Änderungen benachrichtigen lose Kopplung; Beobachter unbekannt, erweiterbar z.b. verschiedene Darstellungen für ein Objekt <<interface>> Observable addobserver() removeobserver() notify() <<interface>> Observer update() DataSource data : Data addobserver() removeobserver() readdata() notify() data source 1 obeservers TableViewer update() showdata() * 2.7 Schablonenmethode objektbasiertes Verhaltensmuster definiert Rahmen eines Algorithmus 6

7 Ausführung auf Implementierung der Operationen in verschiedenen Klassen verteilt DBDriver executequery() locktable() releasetable() PostgresDriver locktable();... releasetable(); locktable() releasetable() 3 Zusammenfassung Entwurfsmuster beschreiben bewährte Lösungen von Entwurfsproblemen allgemeiner als Frameworks, uncodiert 7