Verhaltensmuster. Entwurfsmuster - Design Patterns. HAW Hamburg Fakultät Technik und Informatik Department Informations- und Elektrotechnik

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Franz Peters
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1 Entwurfsmuster - Design Patterns HAW Hamburg Fakultät Technik und Informatik Department Informations- und Elektrotechnik 27. November 2009

2 Gliederung 1 Einführung 2 Strategie-Muster 3 Beobachter-Muster 4 Zusammenfassung 2 / 36

3 Einführung

4 Einführung Entwurfsmuster - Warum? Entwurf objektorientierter Software ist schwer Entwurf wiederverwendbarer objektorientierter Software ist schwerer Entwurf muss spezifischen Anforderungen entsprechen und allgemein genug für zukünftige Anforderungen sein Vermeidung von Entwurfsrevisionen = Wiederverwendung von zuvor erfolgreich eingesetzten Lösungen 4 / 36

5 Einführung Entwurfsmuster - Warum? Entwurf objektorientierter Software ist schwer Entwurf wiederverwendbarer objektorientierter Software ist schwerer Entwurf muss spezifischen Anforderungen entsprechen und allgemein genug für zukünftige Anforderungen sein Vermeidung von Entwurfsrevisionen = Wiederverwendung von zuvor erfolgreich eingesetzten Lösungen 4 / 36

6 Einführung Entwurfsmuster - Definition Entwurfsmuster Designvorschlag für wiederkehrende Entwurfsprobleme objektorientierter Softwaresysteme benennt, erläutert und bewertet einen wichtigen und wiederkehrenden Entwurf. 5 / 36

7 Einführung Entwurfsmuster - Eigenschaften [nach GoF ] Mustername und Klassifizierung Zweck Auch bekannt als Motivation Anwendbarkeit Struktur Teilnehmer Interaktionen Konsequenzen Implementierung Beispielcode Bekannte Verwendungen Verwandte Muster 6 / 36

8 Einführung Klassifizierung Klassifizierung mittels zweier Kriterien Aufgabe - Was macht das Muster? erzeugend Erzeugungsmuster struturorientiert Strukturmuster verhaltensorientiert Verhaltensmuster Gültigkeitsbereich - Worauf bezieht sich das Muster? klassenbasiert objektbasiert 7 / 36

9 Einführung Klassifizierung Klassifizierung mittels zweier Kriterien Aufgabe - Was macht das Muster? erzeugend Erzeugungsmuster struturorientiert Strukturmuster verhaltensorientiert Verhaltensmuster Gültigkeitsbereich - Worauf bezieht sich das Muster? klassenbasiert objektbasiert 7 / 36

10 Einführung Klassifizierung Klassifizierung mittels zweier Kriterien Aufgabe - Was macht das Muster? erzeugend Erzeugungsmuster struturorientiert Strukturmuster verhaltensorientiert Verhaltensmuster Gültigkeitsbereich - Worauf bezieht sich das Muster? klassenbasiert objektbasiert 7 / 36

11 Einführung Musterkatalog nach GoF 8 / 36

12 Einführung Entwurfsmuster - Aufgabe Erzeugungsmuster Prozess der Objekterzeugung Strukturmuster Zusammensetzung von Klassen und Objekten Verhaltensmuster Art und Weise der Zusammenarbeit von Klassen und Objekten 9 / 36

13 Strategie-Muster Strategy Pattern

14 Strategie-Muster Definition Strategie-Muster Definiert eine Familie von Algorithmen, kapselt jeden einzelnen und macht sie austauschbar. Zweck Algorithmen unabhängig vom nutzenden Klient veränderbar 11 / 36

15 Strategie-Muster Struktur und Teilnehmer I Strategie Schnittstellendeklaration => wird von allen unterstützten Algorithmen angeboten Verwendung durch Kontextobjekt (Algorithmusaufruf) 12 / 36

16 Strategie-Muster Struktur und Teilnehmer II KonkreteStrategie Implementierung des Algorithmus mittels der Strategieschnittstelle 13 / 36

17 Strategie-Muster Struktur und Teilnehmer III Kontext (Komposition) Konfiguration mittels KonkretemStrategie-Objekts Kontext wird vom Klient verwendet 14 / 36

18 Strategie-Muster Verwendung Die Verwendung von Strategien bietet sich an, wenn verschiedene Algorithmen für eine Aufgabe verwendet werden. das Verhalten von Algorithmen gekapselt werden soll. zur Laufzeit die Entscheidung fällt, welche Implementierung eines Algorithmus verwendet wird 15 / 36

19 Strategie-Muster Beispiel I Taschenrechner 16 / 36

20 Strategie-Muster Beispiel II Verwendung unterschiedlicher Datumsformate 17 / 36

21 Strategie-Muster Wertung Vorteile Familien von verwandten Algorithmen Alternative zur Unterklassenbildung Strategien entfernen Bedingungsanweisungen Nachteile Klienten müssen die unterschiedlichen Strategien kennen Kommunikationsaufwand zwischen Strategie und Kontext Größere Anzahl von Objekten 18 / 36

22 Beobachter-Muster Observer Pattern

23 Beobachter-Muster Definition Beobachter-Muster Definiert eine 1-zu-n-Abhängigkeit zwischen Objekten, so dass eine Änderung des Zustands eines Objekets dazu führt, dass alle abhängigen Objekte benachrichtigt und automatisch aktualisiert werden. 20 / 36

24 Beobachter-Muster Struktur und Teilnehmer I Subjekt Bietet Schnittstelle zum An- und Abmelden von Beobachtern Kennt seine Beobachter Beliebige Anzahl von Beobachtern kann ein Subjekt beobachten 21 / 36

25 Beobachter-Muster Struktur und Teilnehmer II Beobachter Definiert Aktualisierungsschnittstelle für Objekte => Benachrichtigung über Änderungen eines Subjekts 22 / 36

26 Beobachter-Muster Struktur und Teilnehmer III KonkretesSubjekt Speichert den für KonkreterBeobachter relevanten Zustand Benachrichtigt seine Beobachter bei Zustandsänderung 23 / 36

27 Beobachter-Muster Struktur und Teilnehmer IV KonkreterBeobachter Verwaltet Referenz auf KonkretesSubjekt => dessen Zustand beobachtet und gespeichert wird Implementierung einer Aktualisierungsschnittstelle von Beobachter 24 / 36

28 Beobachter-Muster Verwendung Die Verwendung des Observer-Musters bietet sich an, wenn eine Anzahl von Objekten über den Status eines Objekts auf dem Laufenden gehalten werden soll. ein Objekt bei einer Änderung eines anderen Objekts benachrichtigt werden soll, ohne dieses im Detail zu kennen. Event-Handling (Swing) 25 / 36

29 Beobachter-Muster Verwendung Die Verwendung des Observer-Musters bietet sich an, wenn eine Anzahl von Objekten über den Status eines Objekts auf dem Laufenden gehalten werden soll. ein Objekt bei einer Änderung eines anderen Objekts benachrichtigt werden soll, ohne dieses im Detail zu kennen. Event-Handling (Swing) 26 / 36

30 Beobachter-Muster Verwendung in Swing Kommunikation zwischen grafischen Dialogelementen und ihrer Anwendung basiert auf Observer-Muster Beobachter => Listener Beispiel: ActionListener 27 / 36

31 Beobachter-Muster Beispiel I Swing 28 / 36

32 Beobachter-Muster Beispiel II Zeitungsredaktion 29 / 36

33 Beobachter-Muster Wertung Vorteile Unabhängige Variation von Subjekten und Beobachtern Ein Subjekt kann mehrere Beobachter auf dem Laufenden halten Beobacher erhalten Aktualisierungen automatisch => kein Polling nötig Beobachter sind locker an das Subjekt gekoppelt => Registrierung bei verschiedenen Subjekten möglich Nachteile Performanceeinbußen bei großer Anzahl von Beobachtern Kommunikationsaufwand zwischen Strategie und Kontext Größere Anzahl von Objekten 30 / 36

34 Zusammenfassung

35 Zusammenfassung Nutzen von Entwurfsmustern Gemeinsames Design Vokabular Dokumentations- und Lernhilfe Erweiterung zu existierenden Methoden Ziel für Refactoring (Umgestaltung) 32 / 36

36 Zusammenfassung Schlusswort Entwurfsmuster sind Beschreibungen zusammenarbeitender Objekte und Klassen, die maßgeschneidert sind, um ein allgemeines Entwurfsproblem in einem bestimmten Kontext zu lösen. Erich Gamma 33 / 36

37 Quellen

38 Zusammenfassung Quellen Gamma/Helm/Johnson/Vlissides (2001) Entwurfsmuster Freeman, Freeman, Sierra, Bates (2005) Entwurfsmuster von Kopf bis Fuß Wikipedia - Entwurfsmuster 35 / 36

39 Danke für die Aufmerksamkeit

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