Faktorisering //... computeall(); //... }//method1. }//ComputationA //... //... //... computeall(); }//method1. }//ComputationA //...

Transkript

1 Faktorisering Föreläsning 9 Identifiering av återkommande kodavsnitt upptäcka möjliga återanvändbara komponenter: Refactoring: Implementationsarv identifiera kodavsnitt som gör samma uppgift fast på olika Design Patterns ComputationA Template Method method1() Strategy Gränssnittet Comparator Singleton State platser Refactoring: Extrahera metod implementera denna uppgift i en återanvändbar komponent omorganisera det ursprungliga programmet. Minskar risken för inkonsistent hanterande eventuella fel behöver bara lokaliseras och åtgärdas på en plats (annars behövs upprepade ändringar) //method1 //ComputationA ComputationA extends Common method1() computeall(); //method1 Dubblerad kod i olika klasser Refactoring: Implementationsarv //ComputationA Dubblerad kod i samma klass Refactoring: Extrahera metod Computation method1() //method1 method2() //method2 //Computation ComputationA method1() //method1 //ComputationA 2 abstract Common protected computeall() //computeall //Common ComputationB extends Common method2() ComputationA extends Common computeall(); method1() computeall(); ComputationB //method2 method2() //method1 //ComputationA //ComputationB Computation computeall() //computeall method1() computeall(); //method1 method2() computeall(); //method2 //Computation //method2 //ComputationB 3 ComputationB extends Common method2() computeall(); //method2 //ComputationB 4

2 Dubblerad kod i olika klasser Dubblerad kod mixad med omgivningsberoende kod Refactoring: Delegering ComputationA method1() //method1 //ComputationA Antag att vi har en grafisk plotter för att rita ut en sinus-kurva: Helper computeall() //computeall //Helper java.awt.*; Sine extends JPanel xorigin; yorigin; xratio 50; yratio 50; Sine() //constructor drawcoordinates(graphics g) g.drawline(0, getheight()/2, getwidth(), getheight()/2); g.drawline(getwidth()/2,0, getwidth()/2, getheight()); //drawcoordinates Refactoring: Delegering ComputationA ComputationA Helper helper... ; method1() method1() plotfunction(graphics g) helper.computeall(); ComputationB xorigin getwidth()/2; drawcoordinates(graphics g) getheight()/2; method2() yorigin java.awt.*; //method1 //ComputationA for ( px 0; px < getwidth(); px++) drawcoordinates(graphics g) x (px - xorigin) / () xratio; javax.swing.*; java.awt.*; ComputationB pacomponent(graphics g) y Math.sin(x); g.drawline(0,super.pacomponent(g); getheight()/2, getwidth(),getheight()/2); py yorigin - () (y * yratio); Helper helper...jpanel ; Sine extends javax.swing.*; drawcoordinates(g); method2() g.drawline(getwidth()/2,0, getwidth()/2, getheight()); g.drawline(0,plotfunction(g); getheight()/2, getwidth(), getheight()/2); extends JPanel //method2 xorigin; Cosine // pacomponent plotfunction(graphics g) //plotfunction helper.computeall(); //ComputationB //drawcoordinates g.drawline(getwidth()/2,0, getwidth()/2, getheight()); //Sine yorigin; xorigin; ComputationA //method1 //method2 //drawcoordinates xratio //ComputationB 50; getwidth()/2; yorigin; Helper helper.plotfunction(graphics..; 5 6 //ComputationA g) xorigin yratio xratio 50; method1() plotfunction(graphics g) yorigin getheight()/2; getwidth(); px++) xorigin getwidth()/2; for (Sine() px yratio 0; px <50; helper.computeall(); xorigin getwidth()/2; Cosine() yorigin getheight()/2; x (px - xorigin) / () xratio; yorigin getheight()/2; //constructor for ( px kod 0; px < getwidth(); px++) y Math.sin(x); //method1 Dubblerad kod mixad med omgivningsberoende kod Dubblerad mixad med omgivningsberoende for ( px 0; px < getwidth(); px++) xratio; kod //constructor x (px xorigin) / () //ComputationA För att rita ut en cosinus-kurva i stället för en sinus-kurva behövs endast en Varförxskall vi e- skapa en plotter som som ritarxratio; ut en cosinus-kurva y(px xorigin) / () Math.cos(x); g.filloval(px - 1, py - 1, 3, 3); liten ändring i metoden plotfunction: genom klipp-och-klistra? pacomponent(graphics g) y Math.cos(x); Math.sin(x); ComputationB py yorigin - () (y * yratio); super.pacomponent(g); py yorigin () (y * yratio); drawcoordinates(graphics g) Helper helper... ; java.awt.*; Metoden plotfunction för sinus-kurva: pacomponent(graphics g) g.filloval(px 1, py 1, 3, 3); //plotfunction drawcoordinates(g); g.filloval(px 1, py 1, 3, 3); g.drawline(0, getheight()/2, getwidth(), getheight()/2); method2() Cosine extends JPanel plotfunction(graphics g) super.pacomponent(g); g.drawline(getwidth()/2,0, getwidth()/2, getheight()); xorigin; plotfunction(g); Metoden plotfunction för cosinus-kurva: //drawcoordinates yorigin; drawcoordinates(g); plotfunction(graphics g) xorigin getwidth()/2; //plotfunction xratio 50; // pacomponent plotfunction(graphics g) yorigin getheight()/2; //plotfunction helper.computeall(); plotfunction(g); // pacomponent for ( px 0; px < getwidth(); px++) x (px - xorigin) / () xratio; y Math.sin(x); //plotfunction xorigin getwidth()/2; yorigin getheight()/2; for ( px 0; px < getwidth(); px++) x (px - xorigin) / () xratio; y Math.cos(x); //plotfunction 7 yratio 50; Cosine() //Cosine //Sine //constructor //method2 //ComputationB pacomponent(graphics g) super.pacomponent(g); drawcoordinates(g); plotfunction(g); // pacomponent xorigin getwidth()/2; yorigin getheight()/2; for ( px 0; px < getwidth(); px++) x (px - xorigin) / () xratio; y Math.cos(x); //plotfunction //Cosine 8

3 Vad är ett designmönster? Vad är ett designmönster? Ett designmönster beskriver en beprövad lösning på ett generellt återkommande problem Inom objektorienterad programutveckling är designmönster en teknik för att åstadkomma kod som är mer flexibel. - förmedlar kunskap mellan experter och noviser (lära sej av bra design e av sina misstag) Utgår från designprinciperna: - Depend on abstractions, not on concrete implementations - ger ett vokabulär för att kommunicera (möjliggör att diskutera lösningar på en abstraktare nivå). - Favor composition over inheritance - Encapsulate what varies. Designmönster finns inom många ämnesdisipliner. Introducerades först inom arkitektur av Christopher Alexander. Designmönster syftar till att bringa ordning och överblickbarhet Inom objektorienterad programutveckling lanserades designmönster av i mitten av 1990-talet av Gamma, Helm, Johnson och Vlissides, vilka kallas för Gang of Four (GoF). - reducerar antalet beroenden mellan komponenterna i systemet. 9 Beskrivning av design mönster 10 Designmönstret Template Method Mönstrets namn - ger ett vokabulär. Problem: Hur definiera en algoritm där vissa delar skiljer sig åt i olika sammanhang. Problemet - beskrivning av problemet och dess kontext. Lösning: Lösningen - hur mönstret löser problemet i kontexten Syfte: Syfte - meningen med mönstret. Beskriv algoritmen i en överordnad klass som en templatemethod, som delar upp arbetet i olika deloperationer som vid behov kan omdefinieras i ärvda klasser. Definiera ett skelett av en algoritm i en metod samt skjut upp vissa steg till subklasserna. Låt subklasserna definiera dessa steg. Enheter: En superklass som implementerar skal ( template) för en eller flera metoder, vilka nyttjar abstrakta metoder, s.k. hook-metoder. Deltagare - de olika elementen som behövs. Konkreta klasser som implementerar hook-metoderna. Konsekvenser - fördelar och nackdelar med att tillämpa mönstret. Användbarhet: 11 Används till att implementera invarianta delar i en algoritm, för att undvika duplicering av kod. 12

4 Designmönstret Template Method Encapsulate what varies! FrameWorkClass abstract templatemethod() stepone() steptwo() Refaktorering med Template Method Design av Sine och Cosine med användning av designmönstret Template Method: templatemethod() stepone(); steptwo(); abstract pacomponent(graphics) drawcoordinates(graphics) plotfunction(graphics) func() plotfunction() func(); java.awt.*; //template method Sine extends plotfunction(graphics g) abstract extends JPanel func( x) xorigin; Hollywood principen: Don't call us, we'll call you! principen Math.sin(x); EnkeltattgetWidth()/2; skapa kurvritare för andra funktioner. xorigin yorigin; Stöder The Open-Closed Principle. //func yorigin getheight()/2; xratio 50; //Sine 13 for ( px 0; px < getwidth(); px++) yratio 50; x (px - xorigin) / () xratio; () y func(x); func(x) //constructor g.filloval(px - 1,förpysinus-funktionen - 1, 3, 3); Klassen Konkret plotter pacomponent(graphics g) Main //som tidigare För att skapa en plotter för att rita ut en sinus-funktionen behöver vi static main(string[] args) //plotfunction a) implementera en konkret klass där vi specificerar hook-metoden: // pacomponent java.awt.*; JFrame w//template new JFrame(); //hook-method method Sine extends Sine(); plotfunction(graphics g) g) abstract extends JPanelps new drawcoordinates(graphics protected abstract x) func( x) func( x); xorigin; Math.sin(x); yorigin; xorigin getwidth()/2; yorigin getheight()/2; //som tidigare // //func xratio 50; //Sine for ( px 0; px < getwidth(); px++) //drawcoordinates yratio 50; x (px - xorigin) / () xratio; () y func(x); b) samt en main-metod : func(x) //constructor pacomponent(graphics g) Main //som tidigare static main(string[] args) //plotfunction //main // pacomponent JFrame w new JFrame(); //hook-method ps new Sine(); drawcoordinates(graphics g) protected abstract func( x); func( x) //Main //som tidigare // ApplicationClassB ApplicationClassB ApplicationClassC stepone() steptwo() stepone() steptwo() stepone() setptwo() //drawcoordinates 15 Sine Cosine func() func() //main //Main 14 16

5 Konkret plotter för cosinus-funktionen Hur rita flera funktioner med samma plotter? Om vi vill rita ut två funktioner samtidig med samma plotter måste vi skapa en plotter med två hook-metoder: För att skapa en plotter för att rita ut en cosinus-funktionen behöver vi a) implementera en konkret klass där vi specificerar hook-metoden: Cosine extends func( x) Math.cos(x); //func //Cosine Two abstract pacomponent(graphics) drawcoordinates(graphics) plotfunctions(graphics) funca() funcb() abstract Two extends JPanel // template-method plotfunctions(graphics g) xorigin getwidth()/2; yorigin getheight()/2; for ( px 0; px < getwidth(); px++) x (px - xorigin) / () xratio; y funca(x); funca(x) y funcb(x); funcb(x) py yorigin - () (y * yratio); //plotfunctions // hook-methods protected abstract funca( funca( x); x) protected abstract funcb( funcb( x); x) //Two SineAndCosine extends Two abstract Two extends JPanel funca( x) Math.sin(x); Main extends // template-method static main(string[] args)cosine //funca JFrame w new JFrame(); plotfunctions(graphics g) func( ps new Cosine(); funcb( x) x) Math.cos(x); Math.cos(x); xorigin getwidth()/2; //func //funcb yorigin getheight()/2; //main //Cosine 17 //Main //SineAndCosine for ( px 0; px < getwidth(); px++) b) samt en main-metod : SineAndCosine AnOtherTwo funca() funcb() funca() funcb() 18 x (px - xorigin) / () xratio; y funca(x); funca(x) javax.swing.*; Main samma plotter? Hur rita flera funktioner med Hur flera funktioner med samma plotter? y rita funcb(x); funcb(x) static Main main(string[] args) py yorigin - () (y * yratio); JFrame w static new JFrame(); main(string[] args) SineAndCosine extends Two Om vi vill rita tre funktioner ps wnew SineCosine(); Two funca( x) JFrame new JFrame(); samtidigt måste de konkreta Math.sin(x); //funca klasserna implementera tre ps new Cosine(); //plotfunctions funcb( x) hook-metoder. Math.cos(x); // hook-methods //funcb //SineAndCosine protected abstract funca( x); x) protected abstract funcb( x); Strider mot Open-Closed Principle. x) //main //Two Main () Three abstract pacomponent(graphics) drawcoordinates(graphics) plotfunctions(graphics) funca() funcb() funcc Önskvärt att ha en Multi som //Main static main(string[] args) JFrame w new JFrame(); Two ps new SineCosine(); //main //Main ritar ut godtyckligt antal funktioner. //main //Main 19 AThree AnOtherThree funca funcb() funcc() funca() funcb() funcc() 20

6 Designmönstret Strategy Designmönstret Strategy Problem: Hur designa för att kunna välja mellan olika men relaterade algoritmer. Lösning: Kapsla in de enskilda algoritmerna i en Strategy-klass. Syfte: Göra algoritmerna utbytbara. Context <<erface>> Strategy -strategy: Strategy Användbarhet: algorithm() contextmethod() när flera relaterade klasser skiljer sig endast i beteende, e i hur de används när algoritmerna som styr dessa beteenden använder information som klienten e behöver känna till java.awt.*; när olika varianter av en algoritm behövs. Enheter: Ett erface (eller en abstrakt klass) Strategy som definierar extends JPanel strategin. klasser som xorigin; Konkreta implementerar olika strategier. Klassen Context som handhar referenser till strategiobjekten. yorigin; xratio 50; yratio 50; Function function; contextmethod() strategy.algorithm(); 1 plotfunction() apply() Sine Cosine Atan apply() apply() apply() ConcreteStrategyC algorithm() algorithm() 22 plotfunction(graphics g) xorigin getwidth()/2; implementrad med designmönstret Strategy yorigin getheight()/2; for ( px 0; px < getwidth(); px++) Context:x (px - xorigin) / () xratio; y function.apply(x); drawcoordinates(graphics g) java.awt.*; py javax.swing.*; yorigin - () (y * yratio); g.drawline(0, getheight()/2, getwidth(), getheight()/2); extends JPanel g.drawline(getwidth()/2,0, getwidth()/2, getheight()); xorigin; g.filloval(px - 1, py - 1, 3, //drawcoordinates 3); yorigin; xratio 50; yratio 50; plotfunction(graphics g) Function function; //plotfunction xorigin getwidth()/2; (Function function) // yorigin getheight()/2; this.function function; pacomponent(graphics g) super.pacomponent(g); drawcoordinates(g); plotfunction(g); // pacomponent <<erface>> Function ConcreteStrategyB algorithm() 21 (Function function) implementrad med designmönstret Strategy this.function function; Design av med användning av designmönstret Strategy: //constructor -function: Function ConcreteStrategyA drawcoordinates(graphics g) g.drawline(0, getheight()/2, getwidth(), getheight()/2); g.drawline(getwidth()/2,0, getwidth()/2, getheight()); //drawcoordinates //constructor Frigör funktionen som skall ritas ut från mekanismen som ritar ut funktionen. I stället för att representera varje funktion som en metod representeras varje funktion som ett objekt, vilket tillhandahåller funktionen. pacomponent(graphics g) super.pacomponent(g); drawcoordinates(g); plotfunction(g); // pacomponent 23 for ( px 0; px < getwidth(); px++) x (px - xorigin) / () xratio; y function.apply(x); //plotfunction // 24

7 implementrad med designmönstret Strategy implementrad med designmönstret Strategy Stategy-erface: som ritar ut en sinus-kurva: erface Function apply( x); //Function MainPlotSine static main(string[] args) JFrame w new JFrame(); ps new (new Sine()); //main //MainPlotSine java.awt.*; Konkreta strategier: javax.swing.*; Sine implements Function erface Function apply( x) java.util.*; Math.sin(x); apply( x); //apply Multi extends JPanel Cosine implements Function //Sine //Function apply( x) xorigin; javax.swing.*; Math.cos(x); //apply yorigin; Atan implements Function MainPlotSine //Cosine apply( x) static xratio Math.atan(x); 50;main(String[] args) //apply yratio 50;JFrame(); //Atan JFrame w new ArrayList<Function> functions new ArrayList<Function>(); 25 ps new (new Sine()); ArrayList<Color> colors new ArrayList<Color>(); Sine implements Function Multi() apply( x)protected addfunction(function f, Color c) Math.sin(x); functions.add(f); //apply //constructor Multi med användning av Strategy-mönstret Klassen Multi colors.add(c); Cosine implements Function //Sine //main //addfunction apply( x) java.awt.*; En Multi, för att rita ut ett godtyckligt antal funktioner, kan implementeras //MainPlotSine Math.cos(x); genom att handha en dynamisk lista med objekt av typen Function. I metoden pacomponent(graphics g) java.util.*; plotfunctions genomlöps listan och genom att nyttja dynamisk bindning anropas Multi extends JPanel //apply super.pacomponent(g); apply-metoden på respektive objekt (t.ex. Sine Cosine eller Atan). xorigin; Atan implements Function yorigin; //Cosine För att göra plottningen tydligare associeras varje funktion med en färg (ett objektdrawcoordinates(g); xratio 50; apply( yratio x) 50; av typen Color). plotfunctions(g); ArrayList<Function> functions new ArrayList<Function>(); Math.atan(x); ArrayList<Color> colors new ArrayList<Color>(); //pacomponent Multi() protected addfunction(function f, Color c) //apply functions.add(f); //constructor colors.add(c); //Atan //addfunction ArrayList<Function> Muli ArrayList<Color> plotfunctions() addfunction(function, Color) * 26 <<erface>> Function apply() Sine Cosine Atan apply() apply() apply() pacomponent(graphics g) super.pacomponent(g); drawcoordinates(g); plotfunctions(g); //pacomponent 27 28

8 Klassen Multi Multi som ritar tre funktioner drawcoordinates(graphics g) g.drawline(0, getheight()/2, getwidth(), getheight()/2); g.drawline(getwidth()/2,0, getwidth()/2, getheight()); //drawcoordinates plotfunctions(graphics g) xorigin getwidth()/2; yorigin getheight()/2; for ( i 0; i < functions.size(); i++) g.setcolor(colors.get(i)); for ( px 0; px < getwidth(); px++) x (px - xorigin) / () xratio; y functions.get(i).apply(x) apply(x); //plotfunctions //Multi java.awt.*; MainMulti static main(string[] args) Multi mp new Multi(); mp.addfunction(new Sine(), Color.GREEN); mp.addfunction(new Cosine(), Color.BLUE); mp.addfunction(new Atan(), Color.RED); JFrame w new JFrame(); w.add(mp); //main //MainMulti drawcoordinates(graphics g) g.drawline(0, getheight()/2, getwidth(), getheight()/2); java.awt.*; MainMulti g.drawline(getwidth()/2,0, getwidth()/2, getheight()); Person implements Comparable static main(string[] args) <Person> //drawcoordinates String name; Multi mp new Multi(); plotfunctions(graphics id; mp.addfunction(new Sine(), Color.GREEN);g) xorigin getwidth()/2; Color.BLUE); Person(String name,cosine(), id) erface yorigin getheight()/2; mp.addfunction(new Atan(),Comparable Color.RED); <T> StringtoString() this.name name; JFrame w( new for i JFrame(); 0; i <compareto(t functions.size(); " + name + " IDnr: " + id); o);i++)(" this.id id; w.add(mp); //constructor g.setcolor(colors.get(i)); //tostring for ( px 0; px < getwidth(); getid() Gränssnitten Comparable<T> Gränssnitten / () xratio;comparable<t> compareto(person otherperson) id; x (px - xorigin) name.compareto(otherperson.name); y functions.get(i). apply(x); apply(x) Om en klass implementerar erfacet Comparable<T> blir objekten i För att lokalisera ett specifikt objekt i en samling, eller för att sortera en samling //getid //main //compareto klassen jämförbara på storlek. av objekt, är det nödvändigt att kunna jämföra objekt storlek. tvåpy påyorigin - () (y * yratio); //MainMulti Java tillhandahåller erfacet Comparable<T> för att definiera en ordning på //Person Person implements Comparable <Person> två objekt av typen T: String name; Person(String name, id) erface Comparable <T> String tostring() this.name name; (" " + name + " IDnr: " + id); compareto(t o); this.id id; //tostring //constructor getid() Ett anrop compareto(person otherperson) id; //Multi name.compareto(otherperson.name); //getid a.compareto(b) //compareto //Person skall era värdet 0 om a har samma storlek som b, era ett negativt tal om a är mindre än b och era ett positivt tal om a är större än b. Ordningen som definieras av metoden compareto kallas för den naturliga ordningen

9 Gränssnitten Comparable<T> Gränssnitten Comparator<T> För att sortera fält respektive listor tillhandahåller Java klassmetoderna Arrays.sort(T[]) och Collections.sort(List<T>). Fråga: Men hur gör vi om vi vill sortera på något annat sätt än i bokstavsordning med avseende på namnen, t.ex. i växande ordning på id? Nedan ges ett program som lagrar ett antal objekt av klassen Person i ett fält. Fältet sorteras och skrivs i den naturliga ordningen som definieras av metoden compareto, d.v.s. i bokstavsordning med avseende på namnen. Svar: Vi använder designmönstret Strategy! Java tillhandahåller (Stratey-erfacet) Comparator<T>: erface Comparator<T> compare(t o1, T o2); boolean equals(object obj); *) java.util.*; PersonTest1 static main(string[] arg) Person[] persons new Person("Kalle", 22), new Person("Bertil", 62), new Person("Sture", 42), new Person("Rune", 12); Arrays.sort(persons); Utskriften Utskriften av av programmet programmet blir: blir: System.out.prln("I bokstavordning:"); II bokstavordning: for ( i 0; i < persons.length; i++ ) bokstavordning: Bertil Bertil IDnr: IDnr: System.out.prln(persons[i]); Kalle Kalle IDnr: IDnr:22 22 //main Rune IDnr: 12 Rune IDnr: 12 //PersonTest1 Sture IDnr: 42 java.util.*; samt klassmetoderna Arrays.sort(T[], Comparator<T>) och Collections.sort(List<T>,Comparator<T>). PersonTest2 Genom att implementera erfacet Comparator<T> kan vi definera den static main(string[] arg) sorteringsstrategi vi önskar. List<Person> new ArrayList<Person>(); equals används för att undersöka om två objekt av Comparator är list erface Comparator<T> Metoden lika och behöver normalt e överskuggas. list.add(new Person("Stina ", 76)); java.util.*; java.util.*; compare(t o1, T o2); list.add(new Person("Agneta", 32)); IDComparator implements Comparator <Person> PersonTest1 *) boolean equals(object obj); static Person("Karin main(string[] arg) list.add(new ", Person[] persons new Person("Kalle", 22), new Person("Bertil", 62), list.add(new ", 98)); Person("Lisa compare(person a, Person b) Person("Rune", 12); new Person("Sture", 42), new list.add(new Person("Berit ", 52)); Exempel: Comparator<T> Fortsättning på exempel: if (a.getid() < b.getid()) Arrays.sort(persons); Nedan ges ett program som lagrar ett antal objekt av klassen Person i ett fält Collections.sort(list, new IDComparator()); och objekten skrivs ut dels i bokstavsordning med avseende på namnen och -1;medbokstavordning:"); Antag att vi vill jämföra objekt av klassen Person avseende på växande System.out.prln("I dels i växande ordning med avseende på id-numret. System.out.prln("I id-ordning:"); ordning på komponenten for id. (ifi(a.getid() 0; i < persons.length; i++ ) b.getid()) java.util.*; Vi måste då införa enfor konkret strategy-klass, vi kallar IDComparator, (Person pvilken : 0; list) System.out.prln(persons[i]); PersonTest2 som implementerar gränssnittet Comparator: static main(string[] arg) System.out.prln(p); //main List<Person> list new ArrayList<Person>(); 1; list.add(new Person("Stina ", 76)); java.util.*; //main //PersonTest1 list.add(new Person("Agneta", 32)); IDComparator implements Comparator <Person> //compare list.add(new Person("Karin ", 15)); list.add(new Person("Lisa ", 98)); //IDComparator compare(person a, Person b) list.add(new Person("Berit ", 52)); Sture IDnr: 42 *) 33 if (a.getid() < b.getid()) -1; if (a.getid() b.getid()) 0; 1; //compare //IDComparator Collections.sort(list, new IDComparator()); System.out.prln("I id-ordning:"); for (Person p : list) System.out.prln(p); //main //PersonTest Utskriften Utskriften av av programmet programmet blir: blir: II id-ordning: id-ordning: Karin Karin IDnr: IDnr:15 15 Agneta Agneta IDnr: IDnr:32 32 Berit Berit IDnr: IDnr:52 52 Stina Stina IDnr: IDnr:76 76 Lisa Lisa IDnr: IDnr:

10 Designmönstret Singleton Designmönstret Singleton Singleton En singleton-klass är en klass som det får finnas endast en instans av och denna instans är globalt åtkomlig. -instance: Singleton Singleton static final Singleton instance new Singleton(); // Other useful instance variables here Singleton() static Singleton getinstance() instance; //getinstance() // Other useful methods here //Singleton -Singleton() +getinstance(): Singleton Singleton static final Singleton instance new Singleton(); RunningNumberGenerator Konstruktorn i klassen är privat! // Other instance variables here useful static RunningNumberGenerator instance; Användare erhåller instansen av klassen via klassmetoden getinstance(). Statiska attribut i en klass initieras när Javas Viritual Machine laddar in thenumber; En singleton klass är i övrigt som en vanlig klass och kan självklart ha fler klassen. Eftersom en klassen måste finnas inladdad innan någon av dess LazySingleton Singleton() RunningNumberGenerator() metoder anropas kommer alltså attributet instance att initieras innan variabler och metoder. static LazySingleton instance; metoden getinstance anropas första gången. thenumber 0; static Singleton getinstance() // Other useful instance variables here //constructor instance; static synchronized LazySingleton() RunningNumberGenerator getinstance() //getinstance() if (instance null) static synchronized LazySingleton getinstance() instance new RunningNumberGenerator(); // Other useful methods here if (instance null) //Singleton Designmönstret Singleton instance; Designmönstret Singleton Den globala instansen av klassen hålls som en privat klassvariabel i klassen själv (variabeln instance i figuren ovan) instance new LazySingleton(); //getinstance() Instansieringen kan skjutas upp tills metoden getinstance anropas för första gången. Detta innebär att denna metod måste göras synchronized nextnumber() instance; trådsäker (konstruktionen synchronized). thenumber++; //getinstance() LazySingleton thenumber; static LazySingleton // Other useful methods here instance; // Other useful instance variables here //RunningNumberGenerator //LazySingleton LazySingleton() static synchronized LazySingleton getinstance() if (instance null) instance new LazySingleton(); instance; //getinstance() // Other useful methods here //LazySingleton Vi återkommer till trådsäkerhet i en senare föreläsning Exempel: En singeltonklass RunningNumberGenerator för att generera sammanhängande löpnummer. RunningNumberGenerator static RunningNumberGenerator instance; thenumber; RunningNumberGenerator() thenumber 0; //constructor static synchronized RunningNumberGenerator getinstance() if (instance null) instance new RunningNumberGenerator(); instance; //getinstance() synchronized nextnumber() thenumber++; thenumber; //RunningNumberGenerator 39 40

11 Designmönstret State Designmönstret State Objekt har tillstånd och beteenden. Objekt ändrar sina tillstånd beroende på erna och externa händelser. Om ett objekt går igenom ett antal klart identifierbara tillstånd och objektets beteende påverkas signifikant av sitt tillstånd kan det vara lämpligt att använda designmönstret State. //state-dependet method //delegate to concrete state method1() state.operation1(); Context -state: State method1() method2() Istället för att direkt implementera beteendet för ett objekt i metoderna i klassen, så delegerar objektet vidare vad som skall göras till ett annat objekt (som är av en annan klass). <<erface>> State Detta innebär att man dynamiskt kan konfigurera om och byta ut beteendet hos objekt, det är som att objektet "byter klass". Vanligt arv är ju en statisk relation som e kan förändras under runtime. operation1() operation2() method2() state.operation2(); ConcreteState1 ConcreteState2 ConcreteState3 operation1() operation2() operation1() operation2() operation1() operation2() State-mönstret kapslar in de individuella tillstånden tillsammans med den logik som används för att byta tillstånd. Designmönstret State har samma strukturell uppbyggnad som designmönstret Strategy, men har ett annat syfte. 41 Exempel på State-mönstret 42 Design Antag att vi har en amfibiebil. När amfibiebilen körs på land driver motorn bakhjulen och när den körs i vatten driver motorn två propellrar. Styrningen sker både på land och i vatten med framhjulen. //state-dependent method //delegate to concrete state go() state.moveforward(); //change state prepareforland() state car; Låt oss säga vi vill ha följande operationer på amfibiebilen: prepareforwater() prepareforland() turnright() turnleft() go() stop() byt tillstånd för att köras i vatten byt tillstånd för att köras på land sväng höger, samma både på land och i vatten sväng vänster, samma både på land och i vatten kör, är olika beroende av om amfibiebilen är på land eller i vatten stanna, är olika beroende av om amfibiebilen är på land eller i vatten 43 Amphicar -state: Conveyance -car: Conveyance -boat: Conveyance +go() +stop() +turnleft() +turnright( +prepareforwater() +prepareforland() <<erface>> Conveyance +moveforward() +slowdown() Car Boat +moveforward() +slowdown() +moveforward() +slowdown() 44

12 Interfacet Conveyance och klasserna Car och Boat Exempel: Klassen Amphicar erface Conveyance abstract moveforward(); abstract slowdown(); //Conveyance Amphicar Conveyance state; Conveyance car; Conveyance boat; Amphicar() car new Car(); boat new Boat(); state car; //constructor go() state.moveforward(); //go stop() state.slowdown(); //stop // Turning doesn't depend on the state //so it is implemented here. turnright() System.out.prln("Turn wheels right."); //turnright turnleft() System.out.prln("Turn wheels left."); //turnleft prepareforwater() state boat; //prepareforwater prepareforland() state car; //prepareforland //Amphicar Main erface Conveyance Amphicar abstract args) //moveforward(); Turning static main(string[] doesn't depend on the state Conveyance state; //so slowdown(); it is implemented here. Amphicar aabstract car; new Amphicar(); Conveyance turnright() //Conveyance a.go(); Conveyance boat; System.out.prln("Turn wheels right."); a.turnright(); Amphicar() //turnright Boat implements Conveyance implements cara.stop(); Car new Car(); Conveyance Boat() turnleft() Car() a.prepareforwater(); boat new Boat(); System.out.prln("Turn wheels left."); moveforward() state moveforward() car; a.go(); Testkörning: System.out.prln( //turnleft System.out.prln( //constructor a.turnright(); "Forward power to propeller"); "Forward power to rear wheels"); Forward prepareforwater() power to rear wheels Exempel: Testprogram //moveforward a.stop(); go() //moveforward state boat; Turn wheels right. slowdown() state.moveforward(); //main slowdown() //prepareforwater Main Apply System.out.prln( breaks on each wheel //go System.out.prln( static main(string[] args) //Main prepareforland() Amphicar a new Amphicar(); "Reverse power topropeller"); Forward power to propeller "Apply breaks on each wheel"); a.go(); stop() state car; //slowdown a.turnright(); //slowdown Turn wheels right. state.slowdown(); a.stop(); //Boat //prepareforland //Car a.prepareforwater(); //stop Reverse power to propeller a.go(); Testkörning: //Amphicar Car implements Conveyance Car() moveforward() System.out.prln( "Forward power to rear wheels"); //moveforward slowdown() System.out.prln( "Apply breaks on each wheel"); //slowdown //Car Boat implements Conveyance Boat() moveforward() System.out.prln( "Forward power to propeller"); //moveforward slowdown() System.out.prln( "Reverse power to propeller"); //slowdown //Boat 45 a.turnright(); a.stop(); //main //Main Forward power to rear wheels Turn wheels right. Apply breaks on each wheel Forward power to propeller Turn wheels right. Reverse power to propeller 47 46