Книги по Java и Eclipse / Java / Java.Промышленное программирование

class 123

Quest

Рис. 5.4. Пример плохой реализации шаблона Low Coupling

/* пример # 4 : шаблон Low Coupling : Qest.java : Test.java : Course.java */ public class Course {

private int id; private String name;

public void makeTest(){

Test test = new Test(параметры);

// реализация while(условие){

Quest quest = new Quest(параметры);

//реализация

test.addTest(quest);

}

//реализация

}

}

public class Test {

// поля

public void addTest(Quest quest){

// реализация

}

}

public class Quest {

// поля и методы

}

При таком распределении обязанностей предполагается, что класс Course связывается с классом Quest.

Второй вариант распределения обязанностей с уклонением класса Course от создания объектов вопросов представлен на рисунке 5.5.

class 123

Quest

Рис. 5.5. Пример правильной реализации шаблона Low Coupling

/* пример # 5 : шаблон Low Coupling: Qest.java: Test.java: Course.java */ public class Course {

private int id; private String name;

public void makeTest() {

Test test = new Test(параметры);

//реализация

test.addTest();

//реализация

}

}

public class Test {

// поля

public void addTest() {

// реализация while(условие) {

Quest quest = new Quest(параметры);

// реализация

}

}

}

public class Quest {

// поля и методы

}

Какой из методов проектирования, основанный на распределении обязанностей, обеспечивает низкую степень связанности?

Вобоих случаях предполагается, что объекту Test должно быть известно

осуществовании объекта Quest.

При использовании первого способа, когда объект Quest создается объектом Course, между этими двумя объектами добавляется новая связь, тогда как второй способ степень связывания объектов не увеличивает. Более предпочтителен второй способ, так как он обеспечивает низкую связываемость.

ВООП имеются некоторые стандартные способы связывания объектов A и B:объект A содержит атрибут, который ссылается на экземпляр объекта B;

объект A содержит метод, который ссылается на экземпляр объекта B, что подразумевает использование B в качестве типа параметра, локальной переменной или возвращаемого значения;

класс объекта A является подклассом объекта B;

B является интерфейсом, а класс объекта A реализует этот интерфейс. Шаблон Low Coupling нельзя рассматривать изолированно от других шабло-

нов (Expert, Creator, High Cohesion). Не существует абсолютной меры для опреде-

ления слишком высокой степени связывания. Преимущества следования шаблону Low Coupling:

изменение компонентов класса мало сказывается на других классах;

принципы работы и функции компонентов можно понять, не изучая другие классы.

Шаблон High Cohesion

С помощью этого шаблона можно обеспечить возможность управления сложностью, распределив обязанности, поддерживая высокую степень зацепления.

Зацепление – мера сфокусированности класса. При высоком зацеплении обязанности класса тесно связаны между собой, и класс не выполняет работ непомерных объёмов. Класс с низкой степенью зацепления выполняет много разнородных действий или не связанных между собой обязанностей.

Возникают проблемы, связанные с тем, что класс:

труден в понимании, так как необходимо уделять внимание несвязным (неродственным) идеям;

сложен в поддержке и повторном использовании из-за того, что он должен быть использован вместе с зависимыми классами;

ненадежен, постоянно подвержен изменениям.

Классы со слабым зацеплением выполняют обязанности, которые можно легко распределить между другими классами.

Пусть необходимо создать экземпляр класса Quest и связать его с заданным тестом. Какой класс должен выполнять эту обязанность? В предметной области сведения о вопросах на текущий момент времени при прохождении теста записываются в объекте Course, согласно шаблону для создания экземпляра объекта Quest можно использовать объект Course. Тогда экземпляр объекта Course сможет отправить сообщение makeTest() объекту Test. За прохождение теста отвечает объект Course, т.е. объект Course частично несет ответственность за выполнение операции makeTest(). Однако если и далее возлагать на класс Course обязанности по выполнению все новых функций, связанных с другими системными операциями, то этот класс будет слишком перегружен и будет обладать низкой степенью зацепления.

Этот шаблон необходимо применять при оценке эффективности каждого проектного решения.

Виды зацепления:

1. Очень слабое зацепление. Единоличное выполнение множества разнородных операций.

/*пример # 6 : очень слабое зацепление : Initializer.java */ public class Initializer {

public void createTCPServer(String port) {

// реализация

}

public int connectDataBase(URL url) {

// реализация

}

public void createXMLDocument(String name) {

// реализация

}

}

2. Слабое зацепление. Единоличное выполнение сложной задачи из одной функциональной области.

/*пример # 7 : слабое зацепление : NetLogicCreator.java */ public class NetLogicCreator {

public void createTCPServer() {

// реализация

}

public void createTCPClient() {

// реализация

}

public void createUDPServer() {

// реализация

}

public void createUDPClient() {

// реализация

}

}

3. Среднее зацепление. Несложные обязанности в нескольких различных областях, логически связанных с концепцией этого класса, но не связанных между собой.

/*пример # 8 : среднее зацепление : TCPServer.java */ public class TCPServer {

public void createTCPServer() {

// реализация

}

public void receiveData() {

// реализация

}

public void sendData() {

// реализация

}

public void compression() {

// реализация

}

public void decompression() {

// реализация

}

}

4. Высокое зацепление. Среднее количество обязанностей из одной функциональной области при взаимодействии с другими классами.

/*пример # 9 : высокое зацепление : TCPServerCreator.java : DataTransmission.java : CodingData.java */

public class TCPServerCreator { public void createTCPServer() {

// реализация

}

}

public class DataTransmission { public void receiveData() {

// реализация

}

public void sendData() {

// реализация

}

}

public class CodingData { public void compression() {

// реализация

}

public void decompression() {

// реализация

}

}

Если обнаруживается, что используется слишком негибкий дизайн, который сложен в поддержке, следует обратить внимание на классы, которые не обладают свойством зацепления или зависят от других классов. Эти классы легки в узнавании, поскольку они сильно взаимосвязаны с другими классами или содержат множество неродственных методов. Как правило, классы, которые не обладают сильной зависимостью с другими классами, обладают свойством зацепления и наоборот. При наличии таких классов необходимо реорганизовать их структуру таким образом, чтобы они по возможности не являлись зависимыми и обладали свойством зацепления.

Шаблон Controller

Одной из базовых задач при проектировании информационных систем является определение класса, отвечающего за обработку системных событий. При необходимости посылки внешнего события прямо объекту приложения, которое обрабатывает это событие, как минимум один из объектов должен содержать ссылку на другой объект, что может послужить причиной очень негибкого дизайна, если обработчик событий зависит от типа источника событий или источник событий зависит от типа обработчика событий.

В простейшем случае зависимость между внешним источником событий и внутренним обработчиком событий заключается исключительно в передаче событий. Довольно просто обеспечить необходимую степень независимости между источником событий и обработчиком событий, используя интерфейсы. Интер-

фейсов может оказаться недостаточно для обеспечения поведенческой независимости между источником и обработчиком событий, когда отношения между этими источником и обработчиком достаточно сложны.

Можно избежать зависимости между внешним источником событий и внутренним обработчиком событий путем введения между ними дополнительного объекта, который будет работать в качестве посредника при передаче событий. Этот объект должен быть способен справляться с любыми другими сложными аспектами взаимоотношений между объектами.

Согласно шаблону Controller, производится делегирование обязанностей по обработке системных сообщений классу, если он:

представляет всю организацию или всю систему в целом (внешний контроллер);

представляет активный объект из реального мира, который может участвовать в решении задачи (контроллер роли);

представляет искусственный обработчик всех системных событий прецедента и называется ПрецедентHandler (контроллер преце-

дента) .

Для всех системных событий в рамках одного прецедента используется один и тот же контролер.

Controller – это класс, не относящийся к интерфейсу пользователя и отвечающий за обработку системных событий. Использование объекта-контроллера обеспечивает независимость между внешними источниками событий и внутренними обработчиками событий, их типом и поведением. Выбор определяется зацеплением и связыванием.

Раздутый контроллер (волшебный сервлет) выполняет слишком много обя-

занностей. Признаки:

в системе имеется единственный класс контроллера, получающий все системные сообщения, которых поступает слишком много (внешний или ролевой контроллер);

контроллер имеет много полей (информации) и методов (ассоциаций), которые необходимо распределить между другими классами.

Шаблоны проектирования GoF

Шаблоны проектирования GoF – это многократно используемые решения широко распространенных проблем, возникающих при разработке программного обеспечения. Многие разработчики искали пути повышения гибкости и степени повторного использования своих программ. Найденные решения воплощены в краткой и легко применимой на практике форме.

«Любой шаблон описывает задачу, которая снова и снова возникает в нашей работе, а также принцип ее решения, причем таким образом, что это решение можно потом использовать миллион раз, ничего не изобретая заново». (Кристофер Александер).

В общем случае шаблон состоит из четырех основных элементов:

1.Имя. Точное имя предоставляет возможно сразу понять проблему и определить решение. Уровень абстракции при проектировании повышается.

2.Задача. Область применения в рамках решения конкретной проблемы.

которым будет осуществляться инициализация объекта одного из подклассов класса Base.

Программная реализация может быть представлена в общем виде следующим образом.

/*пример # 10 : создание объектов с помощью шаблона Factory : Base.java : First.java : Second.java : ClassFactory.java : Main.java */

package chapt05.factory; public abstract class Base {

public abstract void perform();

}

package chapt05.factory;

public class First extends Base { public void perform() {

System.out.println("First");

}

}

package chapt05.factory;

public class Second extends Base { public void perform() {

System.out.println("Second");

}

}

package chapt05.factory; public class ClassFactory {

private enum Signs {FIRST, SECOND}

public static Base getClassFromFactory(String id) { Signs sign = Signs.valueOf(id.toUpperCase()); switch(sign){

case FIRST : return new First(); case SECOND : return new Second();

default : throw new EnumConstantNotPresentException( Signs.class, sign.name());

}

}

}

package chapt05.factory; public class Main {

public static void main(String args[]) { Base ob1 =

ClassFactory.getClassFromFactory("first"); Base ob2 =

ClassFactory.getClassFromFactory("second"); ob1.perform();

ob2.perform();

}

}

Один из примеров применения данного шаблона уже был рассмотрен в примере # 5 предыдущей главы.

Шаблон AbstractFactory

Необходимо создавать объекты классов, не имеющих иерархической связи, но логически связанных между собой. Абстрактный класс-фабрика определяет общий интерфейс таких фабрик. Его подклассы обладают конкретной реализацией методов по созданию разных объектов.

Предложенное решение изолирует конкретные классы. Так как абстрактная фабрика реализует процесс создания классов-фабрик и саму процедуру инициализации объектов, то она изолирует приложение от деталей реализации классов.

Одна из возможных реализаций шаблона предложена в следующем примере. Классы фабрики создаются по тому же принципу, по которому в предыдущем шаблоне создавались объекты.

/*пример # 11 : создание классов-фабрик по заданному признаку :

AbstractFactory.java */

package chapt05.abstractfactory; public class AbstractFactory {

enum Color { BLACK, WHITE };

public static BaseFactory getFactory(String data) { Color my = Color.valueOf(data.toUpperCase()); switch (my){

case BLACK : return new BlackFactory(); case WHITE : return new WhiteFactory(); default : throw new

EnumConstantNotPresentException(Signs.class, sign.name());

}

}

} class AbstractFactory

AbstractFactory

+getFactory: BaseFactory

WhiteFactory BlackFactory

Triangle

Рис. 5.7. Пример реализации шаблона AbstractFactory

Производители объектов реализуют методы по созданию не связанных иерархическими зависимостями объектов. Класс BaseFactory – абстрактная фабрика, а классы BlackFactory и WhiteFactory конкретные производители объектов, наследуемые от нее. Конкретные фабрики могут создавать черные или белые объекты-продукты.

/*пример # 12 : классы-фабрики по созданию несвязанных объектов :

BaseFactory.java : BlackFactory.java : WhiteFactory.java */ package chapt05.abstractfactory;

public abstract class BaseFactory {

public abstract Circle createCircle(double radius); public abstract Triangle createTriangle(double a,

double b);

}

package chapt05.abstractfactory;

public class BlackFactory extends BaseFactory { public Circle createCircle(double radius) {

return new BlackCircle(radius);

}

public Triangle createTriangle(double a, double b){ return new BlackTriangle(a,b);

}

}

package chapt05.abstractfactory;

public class WhiteFactory extends BaseFactory { public Circle createCircle(double radius) {

return new WhiteCircle(radius);

}

public Triangle createTriangle(double a, double b){ return new WhiteTriangle(a, b);

}

}

Рассматриваются два вида классов-продуктов: Circle, Triangle. Каждый из них может быть представлен в одном из двух цветов: белом или черном.

/*пример # 13 : классы-продукты : Circle.java : Triangle.java */ package chapt05.abstractfactory;

public abstract class Circle { protected double radius; protected String color;

public abstract void square();

}

package chapt05.abstractfactory;

public class BlackCircle extends Circle { public BlackCircle(double radius){

this.radius = radius; color = "Black";

}