Objektno orjentirano programiranje. Predavanje 13 Design patterns

Transcription

1 Objektno orjentirano programiranje Predavanje 13 Design patterns

2 Design Patterns elements of reusable object-oriented software Autori: (Gang of Four) Erich Gamma Richard Helm Ralph Johnson John Vlissides

3 Uvod Proces dizajna objektno orijentiranog softvera je težak dizajn softvera s mogućnošću ponovnog korištenja (eng. reusable) je još teži Potrebno je pronaći važne objekte, specificirati klase na pravoj razini apstrakcije, definirati interfejse klasa i njihove međusobne odnose Dizajn se treba baviti trenutnim problem, ali isto tako i omogućiti eventualne preinake ako to bude potrebno Fleksibilan i prilagodljiv dizajn Dobar dizajn je često posljedica više iteracija

4 Uvod Iskusni OO dizajneri često rade dobar dizajn Oslanjaju se na rješenja koja su funkcionirala u prošlosti Svaki novi problem nije potrebno rješavati od početka Ako se neko rješenje pokazalo uspješno u određenim situacijama može se ponovno koristiti Mogu se pronaći obrasci u klasama i objektima i u načinu na koji oni međusobno djeluju Ovakvi obrasci omogućavaju rješavanje specifičnih problema u dizajnu i čine OO dizajn fleksibilnijim i spremnim za ponovno korištenje

5 Uvod Dizajner koji je upoznat s takvim obrascima može ih odmah primijeniti na određenom problemu bez da ih ponovno izmišlja Obrazac u dizajnu je definiran sa 4 elementa: Ime obrasca u par riječi opisuje problem, rješenje i posljedice Problem opisuje kada primijeniti obrazac. Opisuje problem i kontekst problema Rješenje opisuje elemente koji tvore dizajn, njihove odnose, odgovornosti i način međudjelovanja Posljedice rezultati i kompromisi koji se postižu primjenom obrasca. Bitne su za razumijevanje pozitivnih i negativnih aspekata nekog obrasca

6 Uvod Obrasci u dizajnu fokusiraju se na određenu razinu apstrakcije Obrasci u dizajnu ne tiču se dizajna kao npr. vezane liste ili hash tablice Ne tiču se ni dizajna kompletnog sustava od početka do kraja Tiču se opisa objekta i klasa koji su dizajnirani na način da rješavaju neki generalni problem u određenom kontekstu Određuje klase i instance, njihove uloge i međudjelovanja i raspodjelu odgovornosti

7 Smalltalk MVC Model/View/Controller (MVC) klase koriste se za izradu korisničkih sučelja u Smalltalk jeziku MVC se sastoji od tri vrste objekata: Model: objekti koji se tiču samog problema/aplikacije View: prikaz na ekranu Controller: definira kako se program ponaša ovisno o korisničkom unosu Prije MVC-a sve ove funkcionalnosti su bile integrirane zajedno Razdvajanje ovih vrsta klasa i objekata povećavamo fleksibilnost i mogućnost ponovnog korištenja

8 Smalltalk MVC Model Osvježava Utječe View Controller Vidi Koristi Korisnik

9 Podjela obrazaca Obrasci se mogu generalno podijeliti u 3 osnovne kategorije: Obrasci stvaranja (eng. Creational patterns) pružaju način stvaranja objekata i fleksibilnost u odabiru tipa objekata koji se stvara Strukturalni obrasci (eng. Structural patterns) tiču se kompozicije klasa i objekata Obrasci ponašanja (eng. Behavioral patterns) bave se komunikacijom među objektima

10 Factory pattern Jedan od češće korištenih obrazaca Služi za jednostavnije stvaranje objekata, bez da logiku stvaranja otvaramo prema korisniku Objekt factory nam služi za stvaranje više različitih objekata iste obitelji (iz zajedničke roditeljske klase) Koristeći factory pattern možemo dinamički stvarati različite objekte Promjena u procesu stvaranja objekata iziskuje promjene samo u klasi Factory

11 Singleton pattern Jedan od najjednostavnijih obrazaca Uključuje samo jednu klasu koja je odgovorna za stvaranje objekta i koja se brine da postoji maksimalno jedan objekt tog tipa Koristi se u slučajevima kada želimo da neka klasa može imati maksimalno jednu instancu

12 Singleton pattern public class SingletonDemo { private static SingletonDemo instance = null; private SingletonDemo() { public static SingletonDemo getinstance() { if (instance == null) { instance = new SingletonDemo(); return instance; public void DemoMethod() { //some code public static void main(string[] args) { SingletonDemo tmp = SingletonDemo.getInstance( ); tmp.demomethod( ); This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href="

13 This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href=" Adapter pattern Poznat i kao wrapper Pretvara interfejs klase u onakav interfejs kakav klijent očekuje Adapter pruža mogućnosti da klase koje inače ne bi mogle surađivati surađuju Object composition

14 Adapter pattern Class adapter

15 Decorator pattern Dinamički pridjeljuje dodatne odgovornosti određenom objektu Dekorator pruža fleksibilnu alternativu nasljeđivanju u svrhu proširivanja funkcionalnosti Ponekad želimo dodijeliti odgovornosti objektima, a ne cijeloj klasi Proširivanje funkcionalnosti putem nasljeđivanja je nefleksibilno budući da se događa statički Klijent ne može odlučivati kako i kada dekorirati komponentu s dodatnim funkcionalnostima

16 virtual std::string getingredients() { return "Coffee"; ; This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href=" #include <string> /* Abstract base class */ // The abstract Coffee class defines the functionality of Coffee implemented by decorator struct Coffee { virtual double getcost() = 0; // Returns the cost of the coffee virtual std::string getingredients() = 0; // Returns the ingredients of the coffee virtual ~Coffee() = 0; ; inline Coffee::~Coffee() { /* SimpleCoffee class. */ // Extension of a simple coffee without any extra ingredients struct SimpleCoffee : public Coffee { virtual double getcost() { return 1.0;

17 This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href=" /* Decorators */ // Decorator Milk that adds milk to coffee. struct MilkDecorator : Coffee { MilkDecorator (Coffee *basiccoffee) : basiccoffee(basiccoffee) { virtual double getcost() { // Providing methods defined in the abstract superclass return basiccoffee->getcost() + 0.5; virtual std::string getingredients() { return basiccoffee->getingredients() + ", " + "Milk"; private: Coffee *basiccoffee; ;

18 This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href=" // Decorator Whip that adds whip to coffee struct WhipDecorator : Coffee { WhipDecorator (Coffee *basiccoffee) : basiccoffee(basiccoffee) { virtual double getcost() { return basiccoffee->getcost() + 0.7; virtual std::string getingredients() { return basiccoffee->getingredients() + ", " + "Whip"; private: Coffee *basiccoffee; ;

19 This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href=" /* Test program */ int main() { SimpleCoffee s; std::cout << "Cost: " << s.getcost() << "; Ingredients: " << s.getingredients() << std::endl; MilkDecorator m(&s); std::cout << "Cost: " << m.getcost() << "; Ingredients: " << m.getingredients() << std::endl; WhipDecorator w(&s); std::cout << "Cost: " << w.getcost() << "; Ingredients: " << w.getingredients() << std::endl; // Note that you can stack decorators: MilkDecorator m2(&w); std::cout << "Cost: " << m2.getcost() << "; Ingredients: " << m2.getingredients() << std::endl;

20 This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href=" Output Cost: 1.0; Ingredients: Coffee Cost: 1.5; Ingredients: Coffee, Milk Cost: 1.7; Ingredients: Coffee, Whip Cost: 2.2; Ingredients: Coffee, Whip, Milk

21 Memento design pattern Ponekad je potrebno zapisati trenutno unutrašnje stanje objekta Npr. kada želimo napraviti checkpoint ili realizirati undo mehanizme Objekti obično enkapsuliraju svoje stanje kojem se ne može izvana direktno pristupiti Ovaj obrazac se implementira pomoću tri objekta: originator, caretaker i memento

22 This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href=" import java.util.list; import java.util.arraylist; class Originator { private String state; // The class could also contain additional data that is not part of the // state saved in the memento.. public void set(string state) { System.out.println("Originator: Setting state to " + state); this.state = state; public Memento savetomemento() { System.out.println("Originator: Saving to Memento."); return new Memento(this.state);

23 public void restorefrommemento(memento memento) { this.state = memento.getsavedstate(); System.out.println("Originator: State after restoring from Memento: " + state); public static class Memento { private final String state; public Memento(String statetosave) { state = statetosave; public String getsavedstate() { return state; This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href="

24 class Caretaker { public static void main(string[] args) { List<Originator.Memento> savedstates = new ArrayList<Originator.Memento>(); Originator originator = new Originator(); originator.set("state1"); originator.set("state2"); savedstates.add(originator.savetomemento()); originator.set("state3"); // We can request multiple mementos, and choose which one to roll back to. savedstates.add(originator.savetomemento()); originator.set("state4"); originator.restorefrommemento(savedstates.get(1)); This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href="

25 This slide uses material from the Wikipedia released under the Creative Commons Attribution-Share-Alike License 3.0 href=" Originator: Setting state to State1 Originator: Setting state to State2 Originator: Saving to Memento. Originator: Setting state to State3 Originator: Saving to Memento. Originator: Setting state to State4 Originator: State after restoring from Memento: State3

26

27 Priprema za 2. kolokvij