ingineria programarii: sabloane de proiectare comportamentale 2

8/13/2019 Ingineria programarii: Sabloane de proiectare comportamentale 2

http://slidepdf.com/reader/full/ingineria-programarii-sabloane-de-proiectare-comportamentale-2 1/120

Ingineria programării

10. Şabloane de proiectarecomportamentale (II)

Florin LeonUniversitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi

Facultatea de Automatică şi Calculatoare

http://florinleon.byethost24.com/curs_ip.htm

Florin Leon, Ingineria programarii, http://florinleon.byethost24.com/curs_ip.htm



3

Terminologie

Strategy = Strategie

Template Method = Metoda Tipar

State = Stare Interpreter = Interpretor

Visitor = Vizitator




6

SimUDuck

Extensii…




7

Extensii...

?

Alte clase…




8

Extensii...

Cod duplicat




11

Încapsulareacomportamentelor




12

Stabilirea strategiei




13Florin Leon, Ingineria programarii, http://florinleon.byethost24.com/curs_ip.htm



14

Definiţie

Şablonul Strategie defineşte o familie dealgoritmi, încapsulează fiecare algoritm şi îiface interschimbabili. Acest şablon permitealgoritmului să varieze independent de clienţiicare îl utilizează




15

Diagrama UML




16

Exemple

Structură...

Răţuştele...

Sortări... Grafice...

Personaje de joc...




Structură

17




Grafice

19




Personaje de joc

20




21

Aplicabilitate

Când mai multe clase înrudite diferă doar prinmodul lor de comportare

Când este nevoie de variante diferite ale unui

algoritm

Când un algoritm utilizează date ce nu trebuiecunoscute de către clienţi

Când o clasă defineşte mai multe comportamenteiar acestea apar în operaţiile ei sub formă deinstrucţiuni condiţionale multiple




Şabloane de proiectarecomportamentale (II)

1. Strategia2. Metoda Tipar

3. Starea

4. Interpretorul

5. Vizitatorul

6. Concluzii

7. Recapitularea şabloanelor de proiectare




24

Cafea şi ceai

Reţetele sunt similare




25

Clasele corespunzătoare




Implementare

27




28

Definiţie

Şablonul Metoda Tipar defineşte scheletulunui algoritm dintr-o operaţie, transferând uniipaşi către subclase. Şablonul permite

subclaselor să redefinească anumiţi paşidintr-un algoritm fără a schimba structuraacestuia




29

Diagrama UML




30

Exemple

Structură...

Ceaiul şi cafeaua...

Datele clienţilor... Sortările temperaturilor...

Triunghiurile...




31

Ceaiul şi cafeaua




Datele clienţilor

32




Triunghiuri

33




34

Metode ancoră

engl. “hooks”

Pot fi suprascrise

opţional de clasele

derivate

ancor ă




35

Exemplu de ancoră




36

Suprascrierea ancorei




37

Principiul Hollywood

„Nu ne suna tu, te sunăm noi”

Componentele de nivel scăzut se pot ancora în sistem, dar componentele de nivel înalt

determină când vor fi folosite acestea şi cum

Componentele de nivel înalt apeleazăcomponentele de nivel scăzut şi nu invers




38

Sortare cu Metoda Tipar

Metoda care trebuie

implementată pentrucompletarea tiparului




Sortare cu Metoda Tipar

39




40

Applet-uri

Metode ancoră: init

start

stop

destroy

paint




41

Aplicabilitate

Când un algoritm este compus din părţi invariabile,care sunt tratate o singură dată, şi părţi variabile,implementate de subclase

Când comportarea comună a mai multor subclasepoate fi extrasă şi localizată pentru evitareaduplicării codului

Când sunt necesare operaţii ancoră (engl. “hooks”)

Pentru construirea platformelor (engl. “frameworks”)




42

Avantaje

Reprezintă o tehnică fundamentală pentrureutilizarea codului

Structura de control respectă Principiul

Hollywood: clasa părinte apelează operaţiileunei subclase şi nu invers






3. Starea

4. Interpretorul

5. Vizitatorul

6. Concluzii





46

Abordarea 1




47

Abordarea 1

Număr foarte mare de instrucţiuni condiţionale

Pentru s stări şi n acţiuni, trebuie n metode,

fiecare cu s teste

Aici trebuie 4 metode, fiecare cu 4 teste

Când se adaugă noi stări, trebuie modificateaceste teste




48

Abordarea 2




49

Exemplu: clasă de stări

Clasa NoQuarterState

schimbarea stării




51

Tranziţii de stare




53

Diagrama UML




Structură

55




Gumball Machine

56




Conturi

57




59

Avantaje şi dezavantaje

Localizează comportarea specifică de stare şipartiţionează comportarea pentru diferite stări

Face tranziţiile de stare explicite

Obiectele Stare pot fi partajate, dacă nu au câmpuri Pot exista mai multe Contexte care partajează Stările

Se face un compromis: creşterea flexibilităţii pe baza

creşterii numărului de clase Alternativa: cod monolitic cu numeroase if -uri, greu de

înţeles şi modificat




60

Discuţie

Dacă tranziţiile se fac în clasele de stări, secreează dependenţe între acestea

Tranziţiile fixe se recomandă să fie efectuate în

Context Tranziţiile dinamice se pot face în Stările Concrete

Pentru aceasta, trebuie să existe metode de acces în

Context pentru schimbarea stării curente




61

Discuţie

Strategia şi Starea au diagrame asemănătoare

Strategia este o alternativă la moştenire. Starea

este o alternativă la instrucţiunile condiţionale

Strategiile sunt de obicei specificate de la început(chiar dacă se pot schimba uşor). Stările se schimbădinamic prin însăşi motivaţia şablonului

Obiectele Stare pot fi obiecte din Categoria Muscă

(engl. “Flyweight”)

Obiectele Stare sunt deseori obiecte Singleton






3. Starea

4. Interpretorul

5. Vizitatorul 6. Concluzii





63

Exemplu




64

Soluţie




65

Definiţie

Şablonul Interpretor defineşte oreprezentare a gramaticii unui limbaj

împreună cu un interpretor care utilizează

reprezentarea pentru a interpreta propoziţiiledin limbaj




67

Exemple

Structură...

Cifre romane...

Rapoarte...




Structură

68




Cifre romane

69




Rapoarte

70

Multe clase!




72

Aplicabilitate

Când trebuie interpretat un limbaj iar

instrucţiunile sale pot fi reprezentate subformă de arbori sintactici abstracţi, mai ales: Când gramatica este simplă

Altfel se pot utiliza generatoare de parsere

(de exemplu Lex, Yacc++, Visual BNF etc.)

Când eficienţa nu este un factor critic

Expresiile regulate sunt de obicei transformate în stări




74

Avantaje şi dezavantaje

Modificarea şi extinderea gramaticii sunt uşor de realizat Se poate folosi şi moştenirea pentru extindere

Implementarea unei gramatici simple este uşor de făcut Generarea claselor poate fi automatizată

Gramaticile complexe sunt greu de întreţinut Interpretorul necesită câte o clasă pentru fiecare regulă

gramaticală

Adăugarea unei căi noi de interpretare a expresiilor estedificilă

De exemplu verificarea tipurilor într-o expresie prin definirea unei

noi operaţii asupra claselor expresiei




75

Discuţie

Arborele sintactic abstract este o Compunere

(engl. “Composite”)

Categoria Muscă (engl. “Flyweight”) poate ajuta

la partajarea simbolurilor terminale din arbore

Interpretorul poate folosi un Iterator pentru a

traversa structura






3. Starea

4. Interpretorul






77

Definiţie

Şablonul Vizitator reprezintă o operaţie careva fi efectuată pe elementele unei structuri deobiecte, permiţând definirea unei operaţii noi

fără a schimba clasele elementelor pe careoperează




Exemplu: clasele Element

78




Exemplu: clasele Visitor

79




Diagrama UML



Diagrama UML

81Florin Leon, Ingineria programarii, http://florinleon.byethost24.com/curs_ip.htm



82

Exemple

Structură...

Angajaţi...

Zile libere...




Structură

83




Angajaţi

84




Zile libere

85




86

Aplicabilitate

Când o structură de obiecte conţine multe clase cu interfeţediferite

Când pe obiectele dintr-o structură trebuie efectuate maimulte operaţii neînrudite

Nu se „poluează” clasele cu aceste operaţii

Când se definesc des noi operaţii pe structură, dar claselestructurii nu se modifică des

Dacă o clasă nu are metoda Accept, se poate deriva pentru a

o adăuga Şablonul este util când nu se pot modifica sursele unor biblioteci

sau platforme pentru adăugarea unor noi funcţii




87

Avantaje

Facilitează adăugarea de operaţii noi

Grupează operaţiile înrudite şi le separă pe cele neînrudite

Vizitatorul poate vizita obiecte care nu au o clasă părintecomună, spre deosebire de Iterator

Se pot apela metode diferite în Vizitator în funcţie de tipulobiectului vizitat

Alternativa ar fi testarea tipului obiectului

Poate acumula starea pe măsură ce vizitează obiectele

Pot exista mai mulţi vizitatori într-un sistem

Apelul bidirecţional Accept – Visit permite adăugarea maimultor operaţii la vizitare




91

Concluzii (ŞPC II)

Strategia defineşte o familie de algoritmi, încapsulează fiecarealgoritm şi îi face interschimbabili

Metoda Tipar defineşte scheletul unui algoritm dintr -o operaţie,transferând unii paşi către subclase

Starea permite unui obiect să-şi modifice comportamentul cândstarea sa internă se schimbă

Interpretorul defineşte o reprezentare a gramaticii unui limbaj împreună cu un interpretor care utilizează reprezentarea pentru ainterpreta propoziţiile din limbaj

Vizitatorul reprezintă o operaţie care va fi efectuată peelementele unei structuri de obiecte, permiţând definirea uneioperaţii noi fără a schimba clasele elementelor pe care operează




92

Şabloanele de proiectare (I)

Cunoaşterea fundamentelor programării orientate pe obiecte

nu implică automat abilităţi de proiectare orientată pe obiecte

Proiectele orientate pe obiecte de succes sunt uşor dereutilizat, extins şi întreţinut

Şabloanele de proiectare recomandă o serie de modalităţi dea proiecta astfel de sisteme

Şabloanele sunt la un nivel mai înalt de abstractizare decât

bibliotecile de funcţii

Şabloanele nu au fost inventate, au fost descoperiterezolvând probleme reale

Reflectă experienţa unor proiectanţi




93

Şabloanele de proiectare (II)

Când sunt folosite corect, şabloanele de proiectarepot face un sistem mai flexibil şi mai uşor de întreţinut

Când sunt folosite fără a fi nevoie, ele cresc inutilcomplexitatea sistemului

Cunoaşterea şabloanelor de proiectare areavantajul folosirii unui vocabular comun, ceea ce

permite exprimarea mai succintă a ideilor deproiectare






3. Starea

4. Interpretorul






95

Recapitulare

Şabloane creaţionale 1. Metoda Fabrică

2. Fabrica Abstractă

3. Singleton

4. Prototipul

5. Constructorul




96

Metoda Fabrică

Şablonul Metoda

Fabrică defineşte ointerfaţă pentru creareaunui obiect, dar lasăsubclasele să decidă ceclasă să instanţieze.

Şablonul permite unei

clase să cedezesubclaselor instanţiereade obiecte




97

Fabrica Abstractă

Şablonul Fabrica

Abstractă asigură ointerfaţă pentru creareaunor familii de obiecte

înrudite sau

dependente fără a lespecifica clasele

concrete




98

Singleton

Şablonul Singleton

asigură faptul că oclasă are o singurăinstanţă şi oferă unpunct global de acces

la aceasta




99

Prototip

Şablonul Prototip

precizează, folosind oinstanţă prototip, tipurilede obiecte ce vor fi

create şi creează noileobiecte copiind acest

prototip




100

Constructor

Şablonul Constructor

separă construcţia unuiobiect complex de

reprezentarea acestuia,

astfel încât acelaşiproces de construcţiesă poată creareprezentări diferite




101

Recapitulare

Şabloane structurale 1. Adaptorul

2. Faţada

3. Decoratorul

4. Puntea

5. Delegarea

6. Categoria Muscă 7. Compunerea




102

Adaptorul

Şablonul Adaptor converteşte interfaţaunei clase în altăinterfaţă pe care o

aşteaptă clientul. Adaptorul permite săfuncţioneze împreunăclase care altfel nu arputea din cauza

interfeţelorincompatibile




103

Faţada

Şablonul Faţadă

asigură o interfaţăunificată la o mulţimede interfeţe dintr -un

subsistem. Faţadadefineşte o interfaţă denivel mai înalt care face

subsistemul mai uşorde utilizat




104

Decoratorul

Şablonul Decorator

ataşeazăresponsabilităţisuplimentare unui

obiect în mod dinamic.

Decoratorii asigură oalternativă flexibilă laderivare pentru

extinderea

funcţionalităţii




105

Puntea

Şablonul Punte

decuplează oabstracţiune deimplementarea ei,

astfel încât cele douăsă poată varia în modindependent




106

Proxy

Şablonul Proxy asigurăun surogat sau un

înlocuitor pentru alt

obiect pentru a controla

accesul la acesta


C i M ă



107

Categoria Muscă

Şablonul Categoria

Muscă foloseştepartajarea pentru a

gestiona eficient un

număr mare de obiectede dimensiuni mici


C



108

Compunerea

Şablonul Compunere

compune obiecte în

structuri de tip arbore

pentru a reprezenta

ierarhii parte-întreg.

Şablonul permiteclienţilor să tratezeuniform obiecte

individuale şicompuneri de obiecte


R it l



109

Recapitulare

Şabloane comportamentale 1. Iteratorul

2. Observatorul

3. Comanda

4. Lanţul Responsabilităţilor 5. Mediatorul

6. Memento

7. Strategia

8. Metoda Tipar

9. Starea10. Interpretorul

11. Vizitatorul


It t l



110

Iteratorul

Şablonul Iterator

asigură o cale deaccesare secvenţială aelementelor unui obiect

agregat, fără a expunereprezentarea lui de

bază


Ob t l



111

Observatorul

Şablonul Observator

defineşte o dependenţă1 la N între obiecte,

astfel încât în cazul în

care un obiect îşischimbă starea, vor fi înştiinţate şi actualizateautomat toate obiectele

sale dependente


C d



112

Comanda

Şablonul Comandă încapsulează o cerereca obiect, permiţândparametrizarea

clienţilor cu diferitecereri, formarea uneicozi de cereri saustocarea istoriculuiacestora şi asigurareasuportului pentruanularea operaţiilor


L ţ l R bilităţil



113

Lanţul Responsabilităţilor

Şablonul LanţulResponsabilităţilor evităcuplarea între expeditorul şidestinatarul unei cereri,

acordând mai multorobiecte o şansă de arezolva cererea. Şablonul înlănţuie obiecteledestinatar şi trece cererea

de-a lungul lanţului pânăcând un obiect o rezolvă


M di t l



114

Mediatorul

Şablonul Mediator defineşteun obiect care încapsuleazămodul în care

interacţionează o mulţimede obiecte. Acest şablonpromovează cuplareaslabă, interzicând obiectelorsă facă referinţe expliciteunul la celălalt şi permite

modificarea independentă ainteracţiunilor


M t



115

Memento

Şablonul Memento

capturează şiexteriorizează stareainternă a unui obiect

fără a viola încapsularea, astfel

încât obiectul să poatăfi readus ulterior la

respectiva stare


St t i



116

Strategia

Şablonul Strategie

defineşte o familie dealgoritmi, încapsuleazăfiecare algoritm şi îiface interschimbabili. Acest şablon permitealgoritmului să variezeindependent de clienţii

care îl utilizează


M t d Ti



117

Metoda Tipar

Şablonul Metoda Tipar defineşte scheletul unuialgoritm dintr-ooperaţie, transferând

unii paşi cătresubclase. Şablonulpermite subclaselor săredefinească anumiţipaşi dintr -un algoritm

fără a schimbastructura acestuia


Starea



118

Starea

Şablonul Stare

permite unui obiect

să-şi modificecomportamentul când

starea sa internă seschimbă. Obiectul vapărea că îşi schimbăclasa


Interpretorul



119

Interpretorul

Şablonul Interpretor

defineşte o reprezentarea gramaticii unui limbaj

împreună cu un

interpretor care utilizeazăreprezentarea pentru a

interpreta propoziţiile dinlimbaj


Vizitatorul



Vizitatorul

Şablonul Vizitator

reprezintă o operaţiecare va fi efectuată peelementele unei

structuri de obiecte,permiţând definireaunei operaţii noi fără aschimba clasele

elementelor pe careoperează

ingineria programarii: sabloane de proiectare comportamentale 2

Documents