shablony_proektirovania

План
Что такое шаблон проектирования?
История появления
Преимущества и критика
Классификация шаблонов проектирования
Примеры некоторых шаблонов
Выводы
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Что такое шаблон проектирования?
В процессе написания программ (как и в любой другой области) часто возникают похожие задачи
Мы люди умные, и не хотим каждый раз “изобретать велосипед”
Мы можем выработать готовые решения для этих похожих задач и использовать их при необходимости
Такие решения называются шаблонами проектирования
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Что такое шаблон проектирования?
Шаблон проектирования (англ. design pattern) – многократно используемое решение распространённых задач при разработке программного обеспечения
По своей сути шаблоны – абстрактные решения для абстрактных ситуаций
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

История появления
Шаблоны проектирования впервые появились в строительной архитектуре.
Человечество на сегодняшний день:
5000 лет опыта в строительстве
Менее 40 лет опыта в разработке и проектировании ПО
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

История появления
Кристофер Александер – архитектор и филосов. Две книги:
“A Pattern Labguage: Towns, Buildings, Constructions” (Oxford University Press, 1977)
“The Timeless Way of Building” (Oxford University Press, 1979)
Идеи нашли применение в других областях, в том числе и в разработке ПО
Эрик Гамма, Ричард Хелм, Джон Влиссидес, Ральф Джонсон – “Design patterns” или “Gang of Four” (GoF – банда четырёх), середина 1990-х
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Преимущества
Стандартный шаблон можно хорошо проработать
В программах, где он используется, будет меньше кода, потенциально содержащего ошибки
Упрощается коммуникации между программистами
Если два программиста говорят об одной и той же ситуации, но разными словами – они могут друг друга не понять. Когда они говорят о стандартном шаблоне – обоим понятно, о чём идёт речь.
Легче разобраться в новой системе – в ней есть знакомые части
Всё придумано до нас
Существует множество готовых и проверенных временем стандартных шаблонов. Мы можем использовать их в своих программах.
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Критика
Зацикливание на шаблонах порождает привычку пользоваться стандартными вещами и отучает нас придумывать нестандартные решения
Шаблоны часто применяют слепо, поэтому использование оборачивается только ограничениями:
“У нас есть задача - этот шаблон лучше всего её решает - выбираем его“ – правильно
“Я знаю клёвый шаблон - давайте подгоним под него задачу” – не правильно
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Классификация шаблонов
Основные
Порождающие
Структурные
Поведенческие
Разделяющие
Архитектурные
Анти-паттерны
И другие
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Классификация шаблонов
Основные
Фундаментальные, используются другими шаблонами
Delegation, interface, abstract superclass, interface and abstract class, immutable, marker-interface, proxy
Порождающие
Делают систему независимой от процесса создания объектов
Factory method, abstract factory, builder, prototype, singleton, object pool
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Классификация шаблонов
Структурные
Описывают, как их классов и объектов собираются более крупные структуры
Adapter, iterator, bridge, facade, flyweight, dynamic linkage, virtual proxy, decorator, cache management
Поведенческие
Определяют взаимодействие между компонентами. Увеличивают его гибкость
Chain of responsibility, command, little language, mediator, snapshot, observer, state, null object, strategy, template method, visitor
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Классификация шаблонов
Разделяющие
Описывают, как их классов и объектов собираются более крупные структуры
Filter, composite, read only interface
Архитектурные
Определяют взаимодействие между компонентами. Увеличивают его гибкость
Modev-view-controller, layer, client-server…
Анти-паттерны
Как не следует поступать при разработке программ
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Singleton (одиночка)
Гарантирует, что у класса есть только один экземпляр и предоставляет к нему глобальную точку доступа
Сам класс запрещает создание дополнительных экземпляров
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Singleton (одиночка)
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam
public class Singleton {
private static Singleton instanse;
private String message = "Hello, I'm Singleton!";
private Singleton() {
}
public static synchronized Singleton getInstanse() {
if (instanse == null) {
instanse = new Singleton();
}
return instanse;
}
public void say() {
System.out.println(message);
}
}

Singleton (одиночка)
Цели использования
Централизованное управление ресурсом
Доступ из любой точки программы
Создание объекта требует больших ресурсов памяти или процессора
Примеры из жизни
Текущий проигрываемый аудиоклип в плеере
Текущий пользователь в системе
Класс для локализации
Spring application context (требует много ресурсов)
Hibernate session factory (при создании считывает конфигурационные файлы)
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Builder (Строитель)
Делает процесс создания сложного объекта независимым от того, как конструируются сами части и как они взаимодействуют между собой
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam
Состоит из нескольких ролей:
Builder - определяет, как создаются части
Director - определяет, как собирается объект из этих частей
Product – то, что получается в результате построения

Builder (Строитель)
class Pizza {
private String dough = "";
private String sauce = "";
private String topping = "";
public void setDough(String dough) {
this.dough = dough;
}
public void setSauce(String sauce) {
this.sauce = sauce;
}
public void setTopping(String topping) {
this.topping = topping;
}
}
abstract class PizzaBuilder {
protected Pizza pizza;
public Pizza getPizza() {
return pizza;
}
public void createNewPizzaProduct() {
pizza = new Pizza();
}
public abstract void buildDough();
public abstract void buildSauce();
public abstract void buildTopping();
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Builder (Строитель)
class HawaiianPizzaBuilder extends PizzaBuilder {
public void buildDough() {
pizza.setDough("cross");
}
public void buildSauce() {
pizza.setSauce("mild");
}
public void buildTopping() {
pizza.setTopping("ham+pineapple");
}
}
class SpicyPizzaBuilder extends PizzaBuilder {
public void buildDough() {
pizza.setDough("pan baked");
}
public void buildSauce() {
pizza.setSauce("hot");
}
public void buildTopping() {
pizza.setTopping("pepperoni+salami");
}
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Builder (Строитель)
class Cook {
private PizzaBuilder pizzaBuilder;
public void setPizzaBuilder(PizzaBuilder pb) {
pizzaBuilder = pb;
}
public Pizza getPizza() {
return pizzaBuilder.getPizza();
}
public void constructPizza() {
pizzaBuilder.createNewPizzaProduct();
pizzaBuilder.buildDough();
pizzaBuilder.buildSauce();
pizzaBuilder.buildTopping();
}
}
public class BuilderExample {
public static void main(String[] args) {
Cook cook = new Cook();
PizzaBuilder hawaiianPizzaBuilder = new HawaiianPizzaBuilder();
PizzaBuilder spicyPizzaBuilder = new SpicyPizzaBuilder();
cook.setPizzaBuilder(hawaiianPizzaBuilder);
cook.constructPizza();
Pizza hawaiian = cook.getPizza();
cook.setPizzaBuilder(spicyPizzaBuilder);
cook.constructPizza();
Pizza spicy = cook.getPizza();
}
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Builder (Строитель)
Пример – выборка товара из каталога по сложным критериям
При выборе очередного критерия могут открываться новые контролы
Builder: различный для каждого типа товаров: фотоаппараты, телефоны, плееры
Director: форма выбора товара
Product: объект с критериями
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Abstract Factory (Абстрактная фабрика)
Интерфейс для создания группы объектов, принадлежащих одному набору классов и используемых совместно
Конкретные классы созданных объектов неизвестны
Система не зависит от того, как создаются объекты
Логика создания объектов спрятана в фабрике
Абстрактная фабрика переопределяется в конкретных классах-фабриках
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Abstract Factory (Абстрактная фабрика)
Пример – различные стили пользовательского интерфейса
Мы хотим, чтобы в программе можно было поменять тему оформления
Описываем интерфейс для фабрики, которая создаёт компоненты пользовательского интерфейса: кнопки, текстовые поля, списки, и т.д.
Для каждой темы делаем свою реализацию фабрики
В любой момент подменяем одну фабрику на другую и внешний вид пользовательского интерфейса меняется
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Abstract Factory (Абстрактная фабрика)
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Abstract Factory (Абстрактная фабрика)
interface GUIFactory {
public Button createButton();
}
class WinFactory implements GUIFactory {
public Button createButton() {
return new WinButton();
}
}
class LinuxFactory implements GUIFactory {
public Button createButton() {
return new LinuxButton();
}
}
interface Button {
public void paint();
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Abstract Factory (Абстрактная фабрика)
class WinButton implements Button {
public void paint() {
System.out.println("I'm a WinButton");
}
}
class LinuxButton implements Button {
public void paint() {
System.out.println("I'm an LinuxButton");
}
}
class Application {
public Application(GUIFactory factory) {
Button button = factory.createButton();
button.paint();
}
}
public class Main{
public static void main(String[] args) {
new Application(new LinuxFactory());
}
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Observer (Наблюдатель)
Второе название – “издатель-подписчик”
Один объект генерирует события, другие объекты эти события получает и на них реагируют
Первый объект – наблюдаемый (издатель), остальные – наблюдатели (подписчики)
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Observer (Наблюдатель)
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam
import java.util.Observable;
import java.util.Observer;
public class MyObservable extends Observable {
public void doSomething() {
setChanged();
notifyObservers();
}
}
public class MyObserver implements Observer {
public void update (Observable obj, Object arg) {
System.out.println(“updated”);
}
}
public class MyApp {
public static void main(String args[]) {
MyObservable a = new MyObservable();
MyObserver b = new MyObserver();
a.addObserver(b);
a.doSomething();
}

Observer (Наблюдатель)
Пример – диаграмма в Excell, построенная по таблице
При изменении данных в таблице – меняется диаграмма
Объект “диаграмма” является подписчиком всех объектов “ячейка”
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Strategy (Стратегия)
Общий интерфейс для абстрактного алгоритма
Разные реализации конкретных алгоритмов - стратегий
Если нужно поменять алгоритм – подменяем одну стратегию другой
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Strategy (Стратегия)
class StrategyExample {
public static void main(String[] args) { IStragtegy myStrategy;
myStrategy = new AddStrategy();
int resultA = myStrategy.count (3,4);
myStrategy = new MultStrategy();
int resultB = myStrategy .count(3,4);
}
}
interface Strategy {
int count(int a, int b);
}
class AddStrategy implements IStrategy {
public int count(int a, int b) {
return a + b;
}
}
class MultStrategy implements IStrategy {
public int count(int a, int b) {
return a * b;
}
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Strategy (Стратегия)
Пример 1 – фильтры в Photoshop, на вход подаётся изображение, к нему применяется стратегия-фильтр
Пример 2 – поведение ботов в играх
Пример 3 – Forex, каждый участник может реализовать свой алгоритм, который будет вести торги
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Facade (Фасад)
Единая обёртка для группы классов
Мы пользуемся фасадом и не думаем о классах, которые лежат за ним
Уменьшается связанность между частями системы
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Facade (Фасад)
Пример – любые библиотеки и модули, у которых описан интерфейс
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Facade (Фасад)
public class MessageHeader {
private String from;
private String to;
public String getFrom() {
return from;
}
public void setFrom(String from) {
this.from = from;
}
public String getTo() {
return to;
}
public void setTo(String to) {
this.to = to;
}
}
public class MessageBody {
private String text;
public String getText() {
return text;
}
public void setText(String text) {
this.text = text;
}
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Facade (Фасад)
public class Message {
private MessageBody body;
private MessageHeader header;
public MessageBody getBody() {
return body;
}
public void setBody(MessageBody body) {
this.body = body;
}
public MessageHeader getHeader() {
return header;
}
public void setHeader(MessageHeader header) {
this.header = header;
}
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam

Facade (Фасад)
public class MessageCreatorFacade {
private Message message = new Message();
private MessageHeader mh = new MessageHeader();
private MessageBody mb = new MessageBody();
public void setFrom(String from) {
mh.setFrom(from);
}
public void setTo(String to) {
mh.setTo(to);
}
public void setText(String text) {
mb.setText(text);
}
public Message createMessage() {
message.setBody(mb);
message.setHeader(mh);
return message;
}
}
© Belarus Open Source Laboratory, TechDay Докладчик: Константин Слисенко, JazzTeam