Введение в паттерны проектирования. (Занятие 13)

Содержание

Слайд 2

План лекции Повторное использование кода Паттерны проектирования Порождающие паттерны Singleton Factory

План лекции

Повторное использование кода
Паттерны проектирования
Порождающие паттерны
Singleton
Factory Method
Структурные паттерны
Adapter
Decorator
Proxy
Паттерны поведения
Iterator
Observer

Слайд 3

Повторное использование кода Использование кода существующих приложений для создания новых приложений

Повторное использование кода

Использование кода существующих приложений для создания новых приложений
Принципы создания

хорошего повторно используемого кода
Модульность (modularity)
Слабая связность (low coupling)
Высокая сфокусированность (high cohesion)
Сокрытие информации (information hiding)
Разделение ответственности (separation of concerns)
Примеры повторного использования
«Копипаста» (copy-and-paste)
Библиотеки (software libraries)
Паттерны проектирования (design patterns)
Фреймворки (software frameworks)
Слайд 4

Механизмы повторного использования в ООП Наследование Повторное использование родительского типа и/или

Механизмы повторного использования в ООП

Наследование
Повторное использование родительского типа и/или реализации
Определяется статически
Нарушает

инкапсуляцию
Композиция
Повторное использование кода используемых классов
Определяется динамически
Решение представляет собой совокупность взаимодействующих объектов и может быть изменено путём замены объекта
Шаблоны
Повторное использование реализации с частичным нарушением типа
Определяется статически
Типы и объекты требуют спецификации типов-параметров
Слайд 5

Делегирование Один объект в части своей реализации полагается на другой объект

Делегирование

Один объект в части своей реализации полагается на другой объект
Средство обеспечения

композиции
Программа становится тяжелее для понимания
При написании кода предпочитайте композицию наследованию класса
Слайд 6

Рекомендации по написанию повторно-используемого кода Программируйте в соответствии с интерфейсом, а

Рекомендации по написанию повторно-используемого кода

Программируйте в соответствии с интерфейсом, а не

реализацией
Не объявляйте переменные как экземпляры конкретных классов. Вместо этого придерживайтесь интерфейса, определенного абстрактным типом
Создавая в системе объекты конкретных классов, используйте порождающие паттерны проектирования
Слайд 7

Причины перепроектирования При создании объекта явно указывается класс Зависимость от конкретных

Причины перепроектирования

При создании объекта явно указывается класс
Зависимость от конкретных операций
Зависимость от

аппаратной и программной платформ
Зависимость от представления или реализации объекта
Зависимость от алгоритмов
Сильная связанность
Расширение функциональности за счет порождения подклассов
Слайд 8

Фреймворки Фреймворк (Framework, каркас) – это набор взаимодействующих классов, составляющих повторно

Фреймворки

Фреймворк (Framework, каркас) – это набор взаимодействующих классов, составляющих повторно используемое

проектное решение для конкретного класса программ
Диктует определенную структуру приложения или модуля
Определяет общую структуру, ее разделение на классы и объекты, основные функции тех и других, методы взаимодействия потоков и классов, потоки управления
Слайд 9

Паттерны проектирования Паттерн проектирования (Design Pattern, образец проектирования, шаблон проектирования) –

Паттерны проектирования

Паттерн проектирования (Design Pattern, образец проектирования, шаблон проектирования) – описание

взаимодействия объектов и классов, адаптированных для решения общей задачи проектирования в конкретном контексте
Паттерн проектирования именует, абстрагирует и идентифицирует ключевые аспекты структуры общего решения, которые и позволяют применить его для создания повторно используемого проектного решения
Слайд 10

Паттерны в ООП Результат проектирования на уровне ООП – распределение ответственностей

Паттерны в ООП

Результат проектирования на уровне ООП – распределение ответственностей и

активностей по классам
Паттерн – именованная конфигурация распределения ответственности по классам
Слайд 11

Фреймворки vs Паттерны Паттерны проектирования более абстрактны, чем фреймворки Как архитектурные

Фреймворки vs Паттерны

Паттерны проектирования более абстрактны, чем фреймворки
Как архитектурные элементы паттерны

проектирования мельче, чем фреймворки
Паттерны проектирования менее специализированны, чем фреймворки
Слайд 12

Описания паттернов GoF Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, and John

Описания паттернов

GoF Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, and John Vlissides (1995).

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software
POSA1 Frank Buschmann, Regine Meunier, Hans Rohnert, Peter Sommerlad (1996). Pattern-Oriented Software Architecture, Volume 1: A System of Patterns
POSA2 Douglas Schmidt, Michael Stal, Hans Rohnert, Frank Buschmann (2000). Pattern-Oriented Software Architecture, Volume 2: Patterns for Concurrent and Networked Objects
PoEAA Martin Fowler (2002). Patterns of Enterprise Application Architecture

Слайд 13

Порождающие паттерны Abstract Factory – Абстрактная фабрика Builder – Строитель Factory

Порождающие паттерны

Abstract Factory – Абстрактная фабрика
Builder – Строитель
Factory Method –

Фабричный метод
Prototype – Прототип
Singleton – Одиночка
Слайд 14

Singleton Название и классификация Одиночка – паттерн, порождающий объекты Назначение Гарантирует,

Singleton

Название и классификация Одиночка – паттерн, порождающий объекты
Назначение Гарантирует, что у класса есть

только один экземпляр, и предоставляет к нему глобальную точку доступа
Применимость
Должен быть ровно один экземпляр некоторого класса, легко доступный всем клиентам
Единственный экземпляр должен расширяться путем порождения подклассов, и клиентам нужно иметь возможность работать с расширенным экземпляром без модификации своего кода
Слайд 15

Singleton: структура Структура Участники Singleton – одиночка, Определяет операцию Instance ,

Singleton: структура

Структура
Участники
Singleton – одиночка, Определяет операцию Instance , которая позволяет клиентам

получать доступ к единственному экземпляру
Слайд 16

Factory Method Название и классификация Фабричный метод – паттерн, порождающий объекты

Factory Method

Название и классификация Фабричный метод – паттерн, порождающий объекты
Назначение Определяет интерфейс для

создания объекта, но оставляет подклассам решение о том, какой класс инстанцировать. Фабричный метод позволяет классу делегировать инстанцирование в подклассы
Известен также под именем Virtual Constructor
Слайд 17

Factory Method Мотивация

Factory Method Мотивация

Слайд 18

Factory Method Применимость Используйте паттерн фабричный метод, когда: классу заранее неизвестно,

Factory Method Применимость

Используйте паттерн фабричный метод, когда:
классу заранее неизвестно, объекты каких классов

ему нужно создавать
класс спроектирован так, чтобы объекты, которые он создает, специфицировались подклассами
класс делегирует свои обязанности одному из нескольких вспомогательных подклассов, и вы планируете локализовать знание о том, какой класс принимает эти обязанности на себя
Слайд 19

Factory Method Структура

Factory Method Структура

Слайд 20

Factory Method Особенности Две основных разновидности: класс Сгeator – абстрактный Creator

Factory Method Особенности

Две основных разновидности:
класс Сгeator – абстрактный
Creator – конкретный класс, в

котором по умолчанию есть реализация фабричного метода
Параметризованные фабричные методы
Слайд 21

Структурные паттерны

Структурные паттерны

Слайд 22

Adapter Название и классификация Адаптер – паттерн, структурирующий классы и объекты

Adapter

Название и классификация Адаптер – паттерн, структурирующий классы и объекты
Назначение Преобразует интерфейс одного

класса в интерфейс другого, который ожидают клиенты. Адаптер обеспечивает совместную работу классов с несовместимыми интерфейсами, которая без него была бы невозможна
Известен также под именем Wrapper
Слайд 23

Adapter Применимость Применяйте адаптер классов, когда: хотите использовать существующий класс, но

Adapter Применимость

Применяйте адаптер классов, когда:
хотите использовать существующий класс, но его интерфейс

не соответствует вашим потребностям
собираетесь создать повторно используемый класс, который должен взаимодействовать с заранее неизвестными или не связанными с ним классами, имеющими несовместимые интерфейсы
Применяйте адаптер объектов, когда
нужно использовать несколько существующих подклассов, но непрактично адаптировать их интерфейсы путем порождения новых подклассов от каждого. В этом случае адаптер объектов может приспосабливать интерфейс их общего родительского класса
Слайд 24

Adapter (класса) Неприменим, если требуется адаптировать не только конкретный класс, но

Adapter (класса)

Неприменим, если требуется адаптировать не только конкретный класс, но и

его подклассы
Возможно изменение в адаптере операций адаптируемого класса
Вводится только один объект (непосредственно адаптера)
Слайд 25

Adapter (объекта) Один адаптер может работать со множеством адаптируемых объектов, включая

Adapter (объекта)

Один адаптер может работать со множеством адаптируемых объектов, включая объекты

подклассов
Затруднено замещение операций адаптируемого класса
Слайд 26

Decorator Название и классификация Декоратор – паттерн, структурирующий объекты Назначение Динамически

Decorator

Название и классификация Декоратор – паттерн, структурирующий объекты
Назначение Динамически добавляет объекту новые обязанности.

Является гибкой альтернативой порождению подклассов с целью расширения функциональности
Известен также под именем Wrapper
Слайд 27

Decorator Мотивация

Decorator Мотивация

Слайд 28

Decorator Применимость Используйте паттерн декоратор: для динамического, прозрачного для клиентов добавления

Decorator Применимость

Используйте паттерн декоратор:
для динамического, прозрачного для клиентов добавления обязанностей объектам
для реализации

обязанностей, которые могут быть сняты с объекта
когда расширение путем порождения подклассов по каким-то причинам неудобно или невозможно
Слайд 29

Decorator Структура

Decorator Структура

Слайд 30

Decorator Особенности Большая гибкость, чем у статического наследования Создание цепочек декораторов,

Decorator Особенности

Большая гибкость, чем у статического наследования
Создание цепочек декораторов, в том числе

из одних и тех же в одной цепочке
Позволяет избежать перегруженных функциями классов на верхних уровнях иерархии
Декоратор и его компонент не идентичны
Множество мелких объектов
Слайд 31

Decorator Особенности Соответствие интерфейсов декоратора и декорируемого объекта Возможное отсутствие абстрактного

Decorator Особенности

Соответствие интерфейсов декоратора и декорируемого объекта
Возможное отсутствие абстрактного класса декоратора
Облегчение, по

возможности, декорируемого класса
Изменяется «облик», а не внутренне устройство объекта
Слайд 32

Proxy Название и классификация Заместитель – паттерн, структурирующий объекты Назначение Является

Proxy

Название и классификация Заместитель – паттерн, структурирующий объекты
Назначение Является суррогатом другого объекта и

контролирует доступ к нему
Известен также под именем Surrogate
Слайд 33

Proxy Мотивация Применимость Заместитель применим во всех случаях, когда возникает необходимость

Proxy

Мотивация
Применимость Заместитель применим во всех случаях, когда возникает необходимость сослаться на объект

более изощренно, чем это возможно, если использовать простую ссылку
Слайд 34

Proxy Применимость Удаленный заместитель предоставляет локального представителя вместо объекта, находящегося в

Proxy Применимость

Удаленный заместитель предоставляет локального представителя вместо объекта, находящегося в другом адресном

пространстве
Виртуальный заместитель создает тяжелые объекты по требованию
Защищающий заместитель контролирует доступ к исходному объекту
Слайд 35

Proxy Применимость Умная ссылка замена обычного указателя: подсчет числа ссылок на

Proxy Применимость

Умная ссылка замена обычного указателя:
подсчет числа ссылок на реальный объект
загрузка объекта

в память при первом обращении к нему
проверка и установка блокировки на реальный объект при обращении к нему, чтобы никакой другой объект не смог в это время изменить его
Слайд 36

Proxy Структура Диаграмма объектов

Proxy Структура

Диаграмма объектов

Слайд 37

Паттерны поведения

Паттерны поведения

Слайд 38

Паттерны поведения

Паттерны поведения

Слайд 39

Iterator Название и классификация Итератор – паттерн поведения объектов Назначение Предоставляет

Iterator

Название и классификация Итератор – паттерн поведения объектов
Назначение Предоставляет способ последовательного доступа ко

всем элементам составного объекта, не раскрывая его внутреннего представления
Известен также под именем Cursor
Слайд 40

Iterator Мотивация

Iterator Мотивация

Слайд 41

Iterator Применимость Используйте итератор: Для доступа к содержимому агрегированных объектов без

Iterator Применимость

Используйте итератор:
Для доступа к содержимому агрегированных объектов без раскрытия их внутреннего

представления
Для поддержки нескольких активных обходов одного и того же агрегированного объекта
Для предоставления единообразного интерфейса с целью обхода различных агрегированных структур (для поддержки полиморфной итерации)
Слайд 42

Iterator Структура

Iterator Структура

Слайд 43

Iterator Особенности Поддерживает различные виды обхода агрегата Итераторы упрощают интерфейс класса-агрегата

Iterator

Особенности
Поддерживает различные виды обхода агрегата
Итераторы упрощают интерфейс класса-агрегата
Одновременно для данного агрегата

может быть активно несколько обходов
Реализация
Какой участник управляет итерацией?
Внутренний
Внешний
Насколько итератор устойчив?
Дополнительные операции итератора
Слайд 44

Observer Название и классификация Наблюдатель – паттерн поведения объектов Назначение Определяет

Observer

Название и классификация Наблюдатель – паттерн поведения объектов
Назначение Определяет зависимость типа “один ко многим”

между объектами таким образом, что при изменении состояния одного объекта все зависящие от него оповещаются об этом и автоматически обновляются
Известен также под именем Dependents, Publish-Subscribe, Listener
Слайд 45

Observer Применимость Когда у абстракции есть два аспекта, один из которых

Observer Применимость

Когда у абстракции есть два аспекта, один из которых зависит от

другого. Инкапсуляции этих аспектов в разные объекты позволяют изменять и повторно использовать их независимо.
Когда при модификации одного объекта требуется изменить другие и вы не знаете, сколько именно объектов нужно изменить.
Когда один объект должен оповещать других, не делая предположений об уведомляемых объектах. Другими словами, вы не хотите, чтобы объекты были тесно связаны между собой.
Слайд 46

Observer Структура

Observer Структура

Слайд 47

Observer Отношения

Observer Отношения

Слайд 48

Observer Результаты Абстрактная связанность субъекта и наблюдателя Поддержка широковещательных коммуникаций Неожиданные

Observer Результаты

Абстрактная связанность субъекта и наблюдателя
Поддержка широковещательных коммуникаций
Неожиданные обновления
Простой протокол обновления не

содержит никаких сведений о том, что именно изменилось в субъекте
Слайд 49

Observer Реализация Отображение субъектов на наблюдателей Наблюдение более чем за одним

Observer Реализация

Отображение субъектов на наблюдателей
Наблюдение более чем за одним субъектом
Инициатор обновления
Модели вытягивания

и проталкивания
Явное специфицирование представляющих интерес модификаций
Слайд 50

Спасибо за внимание!

Спасибо за внимание!