1 / 18

Design Patterns

Design Patterns. תכנות מתקדם 89-210 תרגול מספר 10 תשע"א 2010-2011. אליהו חלסצ'י. היום נלמד על Structural Patterns . SP עוסקים בשאלה כיצד מחלקות ואובייקטים מורכבים יחדיו כדי ליצור מבנים גדולים יותר. נעבור על: Adapter Bridge Composite Decorator Façade Flyweight Proxy. הקדמה. Adapter.

reuben
Download Presentation

Design Patterns

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Design Patterns תכנות מתקדם 89-210תרגול מספר 10 תשע"א 2010-2011 אליהו חלסצ'י

  2. היום נלמד על Structural Patterns. SP עוסקים בשאלה כיצד מחלקות ואובייקטים מורכבים יחדיו כדי ליצור מבנים גדולים יותר. נעבור על: Adapter Bridge Composite Decorator Façade Flyweight Proxy הקדמה

  3. Adapter • בעיה: • ה client יודע לעבוד דרך ממשק אחד, ואילו לנו יש מחלקה עם ממשק אחר • או מתודות אחרות. • להתחיל לשנות את הממשק של ה client כך שיתאים למחלקה שלנו יגרור המון שינויים בשאר המחלקות המממשות ממשק זה. • אותו הדבר יקרה אם אשנה את הממשק של המחלקה שלנו... • כיצד נפתור את הבעיה?

  4. Adapter • פיתרון: • דרך אחת תהיה לממש את שני הממשקים • ואז במתודה run נפעיל את play. • אבל הדבר מפריע למחלקה MP3Player • להיות מחלקה שמתעסקת רק עם mp3 • מה יקרה אם יהיו עוד ממשקים לממש?? • המצב רק יחמיר. • פיתרון טוב יותר יהיה להשתמש ב Adapter • יש שני סוגים: • Object Adapter • Class Adapter

  5. Adapter פיתרון: Object Adapter ניצור מחלקה של Runnable שמחזיקה Reference לאובייקט ה MP3Player ובמתודה run נפעיל את ה play שלו. Object Adapter Class Adapter ניצור מחלקה של Runnable שיורשת גם מ MP3Player, ובמתודה run נפעיל את super.play() Class Adapter

  6. Adapter המבנה הכללי: Class Adapter אפשרי למימוש ב ++C. אפשרי ב Java רק אם ה Target הוא ממשק. Object Adapter דרך יותר מקובלת ב Java. שאלות: 1. איזה adapter מסוגל לעבוד לבדו עם כל סוג של adaptee? 2. באיזה adapter יותר קל לשנות את התנהגות ה adaptee ?

  7. StrawBigHouse WoodBigHouse BrickBigHouse Bridge מטרה: יצירת הפרדה בין האבסטרקציה לבין האימפלמנטציה כך ששתיהן תוכלנה להשתנות ללא תלות אחת בשנייה. דוגמא לבעיה: נתונה המחלקה האבסטרקטית house המייצגת בית, יש שלוש דרכים לבנות בית: קש, עץ ולבנים. אז הגיוני שנממש אותה בשלושת הדרכים: אבל מה יקרה אם נרצה בית נוסף? House StrawHouse WoodHouse BrickHouse BigHouse

  8. Bridge פיתרון: נפתור את זה ע"י הפרדה בין האבסטרקציה House לאימפלמנטציה HouseImp מחלקות שמגדירות צורות שונות של בית יורשות מ House את המתודות שממומשות ע"י מופע של HouseImp.

  9. Bridge מבנה: • נשתמש ב Bridge כאשר: • נרצה לנתק את הקשר בין המימוש לאבסטרקציהלדוג' כשנרצה להחליף מימוש בזמן ריצה. • גם האבסטרקציה וגם המימוש אמורים להיותמורחבים ע"י ירושה. • לא נרצה ששינוי במימוש האבסטרקציה ישפיע על ה client, כלומר לא נדרש לקמפל מחדש את הקוד. • יש צורך לשתף מימוש בין מס' אובייקטים,ולהסתיר זאת מה client. • השלכות: • הפרדה זו מאפשרת להחליף אבסטרקציה בזמן ריצה ואף להחליף את האימפלמנטציה בזמן ריצה. • הפרדה זו מעודדת "שכבות" וכך מובילה ל design יותר טוב של המערכת – השכבה הגבוהה יותרמכירה רק את abstraction ואת implementor. • יכולת הרחבה משופרת – ניתן להרחיב (ירושה) גם את האימפלמנטציהוגם את האבסטרקציה בנפרד. • הסתרת המימוש מה client.

  10. Composite • מטרה: • הרכבת אובייקטים למבנה של עץ המייצג היררכיה של חלק-שלם, Composite מאפשר • ל client להתייחס באותה הצורה לאובייקט אינדיבידואלי ולהרכבה של אובייקטים. • השלכות: • ה DP מגדיר היררכית מחלקות שמכילותprimitive objects (עלים) וגם composite objects(קודקוד עם ילדים) בצורה בה רקורסיבית ניתןלהרחיב אותם לעץ מורכב, בפשטות. • ה client לא יודע (וגם לא צריך להיות איכפת לו)אם יש לו leaf או composite, ולכן זה הופך אתהקוד שלו להרבה יותר פשוט. • קל מאד להוסיף סוגים חדשים של leaf אוcomposite כי זה לא משנה ל client. • חיסרון: בגלל שקל מאד להוסיף סוגים חדשים,קשה לאכוף הגבלות – כשלדוגמא רוצים רקרכיבים מסוימים, נצטרך לבצע בדיקות בזמןריצה.

  11. Decorator • מטרה: • הוספה דינאמית של אחריות לאובייקט. • ה Decorator מהווה תחליף דינאמי וגמיש ליורשה, עבור פונקציונאליות מורחבת. • מתי נשתמש: • כשרוצים להוסיף אחריותבאופן דינאמי, ואף שקוףלאובייקטים אחרים. • עבור אחריות שיש להסיר • כאשר הרחבה ע"י ירושהאינה מעשית בגלל מספררב של אופציות, הגדרותמחלקה חבויות, או חוסראפשרות לרשת ממנה. • N תוספות בת"ל יוצרות 2N אפשרויות שהיינו צריכים לממש ע"י ירושה, • או רק N מחלקות של Decorators.

  12. Decorator • השלכות: • ה Decorator מאפשר הרבה יותר גמישות מאשר ירושה, ניתן להוסיף ולהסיר אחריותבזמן ריצה פשוט ע"י הצמדה או הפרדה שלו, בעוד שבירושה הינו צריכים ליצור מחלקה עבורכל קומבינציה של תוספת אחריות. • ניתן לערבב תוספות של אחריות כרצוננו, ואף להוסיף אחריות כלשהי כמה פעמים. (לדוג' גבולכפול לשדה הטקסט) • בהרחבה ע"י ירושה נצטרך לשלם מראש עבור כל האופציות גם אם לא נשתמש בכולן בעודשב Decorator נוסיף אחריות תוך כדי ריצה ונשלם רק על מה שצריך. • ה Decorator לא חייב להיות זהה לרכיב שהוא מחזיק ולכן אין לסמוךעל כך כשמקבלים Decorator... • ניתן להגיע למצב בו יש לנו המון מחלקות קטנטנותבעוד שקל לכייל ולדבג אותן למי שמבין אותן,לאחרים יהיה קשה.

  13. ממשק ממשק ממשק ממשק ממשק ממשק ממשק ממשק Façade מטרה: מטרתו להוות ממשק יחיד לכמה ממשקים שונים בתת-מערכת מורכבת כלשהי. ה façade מגדיר ממשק high-level ובכך מקל על העבודה עם תת-המערכת. לתכנן מערכת מורכבת כאוסף של תת-מערכות זה design נכון, ומטרה נפוצה היא לצמצם ככל הניתן את התקשורת והתלות בין תת-המערכות הללו, וניתן להשיג זאת באמצעות ה façade. לדוגמא: יש לנו תת-מערכת לקימפול קוד היא בנויה ממחלקות כגון Parser, Laxer, SymbolTable , ByteCode ועוד. אולי יש clients שצריכים גישה ישירה למחלקות אלו, אך רוב ה clients רוצים פשוט לקמפל. המחלקה Compiler מהווה façade.

  14. Flyweight בעיה: אנו רוצים לממש משחק סודוקו, והגיוני שנצטרך אובייקט לייצוג ספרה בלוח. נשתמש בממשק Digit: כמה מופעים של Digit נצטרך? נצטרך 81 מופעים של digit, ואף כפול אם נרצה לזכור גם את הפיתרון... המצב אף יחמיר בלוח סודוקו גדול יותר. כיצד נפתור?

  15. Flyweight • פיתרון: • נפריד ב Digit בין state פנימי – intrinsic, שיכול להיות • משותף, לבין sate חיצוני – extrinsic, שאינו בר שיתוף. • הספרות 9..1 יכולות להיות • משותפות אך מיקום הספרה לא. • נסתפק ב 9 מופעים של Digit בלבד, כאשר כל תא • בלוח הסודוקו יצביע אל המופע המשותף המתאים. • כדי להדפיס ספרה במקום הנכון נעביר את השורה • והעמודה כפרמטרים – שכן הם חיצוניים ואינם ניתנים • לשיתוף. • דוגמאות לסביבות נוספות: • מעבד תמלילים. • כריית טקסט. • סיווג טקסטים. Flyweight pool

  16. Flyweight • מטרה: • להשתמש בשיתוף כדי לתמוך במספר גדול של אובייקטים קטנים בצורה יעילה. • השלכות: • אולי מבזבזים זמן על חישוב extrinsic states • אך המון מקום נחסך ע"י שיתוף. • רמת החיסכון מושפעת מהגורמים הבאים: • ההפרש בין מספר האובייקטים שהיו נוצריםללא ה DP הזה. • כמות ה intrinsic states בכל אובייקט. • האם ה extrinsic statesמחושבים או שמורים.

  17. Proxy • מטרה: • מתן ממלא מקום עבור אובייקט כלשהו, באמצעות ממלא המקום נשלטת הגישה לאובייקט. • מדוע צריך ממלא מקום זה? • לעיתים יש צורך במצביע מתוחכם או רב תכליתי לאובייקט: • Remote Proxy מתן ייצוג מקומי עבור אובייקטבמרחב כתובות אחר. • Virtual Proxy יוצר אובייקטים "יקרים" ע"פ דרישה. • Protection Proxy בודק הרשאות גישה לאובייקט. • Smart referenceמבצע פעולות נוספותכשיש בקשת גישה לאובייקט, כגון מונה מספר גישות, טעינתו לזיכרון בעתהגישה הראשונה או מניעה מאובייקטים אחרים לגשת אליו.

  18. מדוע נרצה להשתמש ב facade ? האם ניתן להפריד בין האבסטרקציה לאימפלמנטציה? מתי נעדיף להרחיב מחלקה ע"י ירושה, ומתי נעדיף וכיצד נרחיב אותה דינאמית? מנה יתרונות וחסרונות ל Decorator Pattern. האם ה Composite מתאים גם לייצוג של גרף? חישבו על DP שיתאים לניהול Cache. הטמעה

More Related