Matura: Softwareentwicklung & Informationssysteme

6.2. Softwarearchitektur und Entwurfsmuster

• Entwurfsmuster
  • Singelton
  • Abstract Factory
  • Prototype
• Strukturmuster
  • Bridge
  • Proxy
  • Adapter
  • Composite
• Verhaltensmuster
  • Chain of Responsibility
  • Observer
  • State
  • Strategy
  • Command

Erzeugungsmuster

Singelton

• Singleton stellt sicher, dass es kein zweites Objekt des selben Typs zum selben Zeitpunkt gibt und dass darauf ein zentraler Zugriff geboten wird.
• Vorteile:
  • ein System nur eine Instanz eines Typs zu einem Zeitpunkt haben darf, und diese Instanz zentral zur Verfügung gestellt wird
  • diese eine Instanz durch Ableitung erweiterbar und für Clients ohne Änderung verfügbar
• Besonderheit:
  • Initialisierung der Instanz:
    • early (sofort beim Start des Programmes => langsamer Programmstart)
    • lazy (beim ersten Aufruf der Instanz)
• ↪ Übungsbeispiel

Abstract Factory

• abstrakte Schnittstelle für die Erzeugung von Objekten
• konkrete Erzeugung in Subklassen
• Rückgabetyp: Basistyp
• Vorteile:
  • ein System will die konkreten Produkterzeugung nicht vorwegnehmen
  • die Erben den konkreten Produkttyp bestimmen lassen will
  • die Erzeugung an eine von mehreren Hilfsklassen (Abstract Factory) delegiert wird und diese Delegation an einer Stelle konzentriert werden soll
• ↪ Übungsbeispiel

Prototype

• sehr flexible Objekterzeugung
• Je unterstütztem Typ wird ein Exemplar zur Verfügung gestellt, um neue Objekte als Kopie dieses Exemplars zu erzeugen
• Properties-File halten die absoluten Klassennamen
• ↪ Übungsbeispiel

Strukturmuster

Bridge

• Entkopplung zwischen Abstraktion und Implementierung
• Client hat nur Zugriff auf das Bridge-Objekt und dieses ruft das gekapselte Objekt unmittelbar mit identen Parametern auf
• Es wird weder die Schnittstelle angepasst (Adapter) noch werden zusätzliche Operationen ausgeführt (Proxy).
• ↪ Übungsbeispiel

Proxy

• kompatiblen Stellvertreter für ein dahinter verborgenes Objekt
• Zugriffe auf das verborgene Objekt erfolgen indirekt über den Proxy
• Vorteile:
  • ein entferntes Objekt in einem anderen Adressraum soll aufgerufen werden
  • die aufwändige Erzeugung eines Objekts bis zur Verwendung soll verzögert werden
  • die Berechtigung vor dem Zugriff auf ein schützenswertes Objekt soll geprüft werden
• ↪ Übungsbeispiel

Adapter

• Adapter stellt ein – evtl. vorhandenes - Interface in einem anderem, davon abweichenden Interface zur Verfügung, sodass eine nahtlose Einbindung in einen inkompatiblen Client möglich wird.
• In Umgebungen mit Einfachvererbung geschieht dies durch Delegation an ein referenziertes Objekt (Adaptee) des zu integrierenden Typs.
• Beispiel: TextView (UI-Element) kann als StringBuffer betrachtet werden.
• Vorteile:
  • zwei oder mehr inkompatible Typen interagieren
  • bestehende inkompatible Funktionalität soll anderweitig genutzt werden
• ↪ Übungsbeispiel

Composite

• Bildet die Über-/Unterordnung in einem Baum von Komponenten ab
• Komponenten können Komponenten enthalten
• gemeinsame Basisklasse für Container und elementare Komponenten
• Vorteile:
  • Darstellung von Teil-Ganzes-Beziehungen
  • Gleichförmige Nutzbarkeit von Komponenten und Container für Clients
• ↪ Übungsbeispiel

Klassendiagramm	Objektdiagramm

Verhaltensmuster

Chain of Responsibility

• Reduziert die Kopplung zwischen dem Sender einer Nachricht und dem/den Empfänger(n)
• Interessierte Empfänger werden in einer Liste verwaltet (LinkedList)
• Die Empfänger erhalten die Nachricht der Reihe nach bis ein Empfänger sie behandelt. Dahinter gelistete Empfänger werden daraufhin ignoriert. (Abbruchbedingung)
• Beispiel: Ereignisbehandlung in GUI

Observer

• Bei Zustandsänderung eines Objektes werden alle davon abhängigen Objekte automatisch informiert
• Verwendung einer Liste: LinkedList
• Vorteile:
  • Eine Abstraktion zwei Aspekte hat, wobei einer vom anderen abhängt => Wiederverwendung
  • Eine Änderung in einem Objekt zu Folgen in möglicherweise vielen anderen Objekten führen soll, ohne die tatsächliche Anzahl genau zu kennen.
  • Ein Objekt in der Lage sein soll, andere Objekte zu benachrichtigen, ohne diese genauer zu kennen und an diese eng gekoppelt zu sein.

State

• Ermöglicht einem Objekt, sein Verhalten während der Laufzeit zu verändern
• Änderung des internen Zustandes
• Beispiel: TCP-Verbindungen (aufgebaut, horchend, geschlossen)
• Allen Zuständen haben eine gemeinsame Schnittstelle. Die verschiedenen konkreten State-Klassen implementieren dieses Interface dem jeweiligen Zustand entsprechend.
• ↪ Übungsbeispiel

Strategy

• Kapselung von verschiedenen Algorithmen einer Familie
• Verwendung:
  • viele verschiedene Klassen unterscheiden sich nur in ihrem Verhalten
  • verschiedene Varianten eines Algorithmus werden benötigt
  • ein Algorithmus benötigt viele bzw. komplexe Daten, die vor dem Client verborgen werden sollen
  • eine (Kontext-)Klasse definiert viele verschiedene Verhalten und verwendet dafür viele bedingte Anweisungen (Verzweigungen)
• Beispiel: Suchverfahren
• Ein Interface für alle unterstützten Algorithmen

Command

• Abläufe werden in Objekten zusammengefasst
• Festgelegte Abläufe können in Sammlungen (Stack) zusammengefasst und verwaltet werden.
• Beispiel: Undo-Funktionalität
• ↪ Übungsbeispiel