Рис. 12.45. Обозначение паттерна
Параметризованные, то есть настраиваемые кооперации называют паттернами (образцами). Паттерн является решением типичной проблемы в определенном контексте. Обозначение паттерна имеет вид, представленный на рис. 12.45.
На место параметров настройки паттерна подставляются различные фактические параметры, в результате создаются разные кооперации.
Паттерны рассматриваются как крупные строительные блоки. Их использование приводит к существенному сокращению затрат на анализ и проектирование ПО. повышению качества и правильности разработки на логическом уровне, ведь паттерны создаются опытными профессионалами и отражают проверенные и оптимизированные решения [26], [31], [68].
Итак, паттерны — это наборы готовых решений, рецепты, предлагающие к повторному использованию самое ценное для разработчика — сплав мирового опыта по созданию ПО.
Наиболее распространенные паттерны формализуют и сводят в единые каталоги. Самым известным каталогом проектных паттернов, обеспечивающих этап проектирования ПО, считают каталог «Команды четырех» (Э. Гамма и др.). Он включает в себя 23 паттерна, разделенные на три категории [31]. Как показано в табл. 12.1, по мнению «Команды четырех», описание паттерна должно состоять из четырех основных частей.
Таблица 12.1. Описание паттерна
Раздел |
Описание |
|
|
|
|
|
|
Имя |
Выразительное имя паттерна дает возможность указать проблему проектирования, |
||||||
|
ее решение и последствия ее решения. Использование имен паттернов повышает |
||||||
|
уровень абстракции проектирования |
|
|
|
|
||
Проблема |
Формулируется проблема проектирования (и ее контекст), на которую |
||||||
|
ориентировано применение паттерна. Задаются условия применения |
|
|||||
Решение |
Описываются элементы решения, их отношения, обязанности, сотрудничество. |
||||||
|
Решение |
представляется |
в |
обобщенной |
форме, |
которая |
должна |
|
конкретизироваться при применении. Фактически приводится шаблон решения — |
||||||
|
его можно использовать в самых разных ситуациях |
|
|
|
|||
Результаты |
Перечисляются следствия применения паттерна и вытекающие из них |
||||||
|
компромиссы. Такая информация позволяет оценить эффективность применения |
||||||
|
паттерна в данной ситуации |
|
|
|
|
|
|
Обсудим применение нескольких паттернов из каталога «Команды четырех».
Паттерн Наблюдатель
Паттерн Наблюдатель (Observer) задает между объектами такую зависимость «один-ко-многим», при которой изменение состояния одного объекта приводит к оповещению и автоматическому обновлению всех зависящих от него объектов.
Проблема. При разбиении системы на набор совместно работающих объектов появляется необходимость поддерживать их согласованное состояние. При этом желательно минимизировать сцепление, так как высокое сцепление уменьшает возможности повторного использования. Например, во многих случаях требуется отображение данных состояния в различных графических формах и форматах. При этом объекту, формирующему состояние, не нужно знать о формах его отображения — отсутствие такого интереса благотворно влияет на необходимое сцепление. Паттерн Наблюдатель можно применять в следующих случаях:
когда необходимо организовать непрямое взаимодействие объектов уровня логики приложения с интерфейсом пользователя. Таким образом достигается низкое сцепление между уровнями;
когда при изменении состояния одного объекта должны изменить свое состояние все зависимые объекты, причем количество зависимых объектов заранее неизвестно;
164
когда один объект должен рассылать сообщения другим объектам, не делая о них никаких предположений. За счет этого образуется низкое сцепление между объектами.
Решение. Принцип решения иллюстрирует рис. 12.46. Ключевыми элементами решения являются субъект и наблюдатель. У субъекта может быть любое количество зависимых от него наблюдателей. Когда происходят изменения в состоянии субъекта, наблюдатели автоматически об этом уведомляются. Получив уведомление, наблюдатель опрашивает субъекта, синхронизуя с ним свое отображение состояния.
Рис. 12.46. Различные графические отображения состояния субъекта
Такое взаимодействие между элементами соответствует схеме издатель-подписчик. Издатель рассылает сообщения об изменении своего состояния, не имея никакой информации о том, какие объекты являются подписчиками. На получение таких уведомлений может подписаться любое количество наблюдателей.
Структурная составляющая паттерна Наблюдатель представлена на рис. 12.47. В ней определены два абстрактных класса, Субъект и Наблюдатель. Кроме того, здесь показаны два конкретных класса, КонкрСубъект и КонкрНаблюдатель, которые наследуют свойства и операции абстрактных классов. Они подключаются к паттерну в процессе его настройки. Состояние формируется Конкретным субъектом, который унаследовал от Субъекта операции, позволяющие ему добавлять и удалять Конкретных наблюдателей, а также уведомлять их об изменении своего состояния. Конкретный наблюдатель автоматически отображает состояние и реализует абстрактную операцию Обновить() Наблюдателя, обеспечивающую обновление отображаемого состояния.
ПРИМЕЧАНИЕ
Курсивом в данном абзаце отображены имена абстрактных классов и операций (это требование языка
UML).
Динамическая составляющая паттерна Наблюдатель показана на рис. 12.48. На рисунке представлено поведение паттерна при взаимодействии субъекта с двумя наблюдателями.
Рис. 12.47. Структурная составляющая паттерна Наблюдатель
165