Post on 22-Jan-2016
description
transcript
Použití návrhových vzorů v prostředí jazyka C# .NET
Bc. Michal JakubecMCSE, MCSD, MCDBA, MCTS
http://www.jakubec.cz/
1
Agenda
• 17:00 až 17:10 – Představení WUGu• 17:10 až 18:30 – Návrhové vzory GoF• 18:30 až 18:45 – Přestávka a občerstvení• 18:45 až 20:00 – Návrhové vzory v praxi• 20:00 – Diskuse: postřehy z praxe
2
Návrhové vzory GoF1. část
3
Co je návrhový vzor?
• Definice„Obecně použitelné řešení
určitého problému v určitém kontextu“• Specifikace
– Název vzoru– Popis problému– Popis řešení– Důsledky použití vzoru, příp. alternativy
4
K čemu je to dobré?
• Společný slovník vývojářů a architektů• Nemusíte "objevovat kolo"• Velice inspirativní pro další profesní rozvoj• Rozvíjí návrhové schopnosti• Usnadňují řešení návrhových a vývojových
problémů (většinou)• Vedou k získání tvárnější implementace
funkčnosti (většinou)
5
Jak začít s návrhovými vzory?
• Pořiďte si knihu GoF a mějte ji po ruce• Seznamte se s UML• Připravte si tužku a papír
– později postačí propiska• Diskutujte o vzorech a svých návrzích s kolegy• Mějte odhodlání a pevnou vůli
– abstrakci se člověk učí celý život
6
Klasifikace vzorů GoF
7
Účel Přístup
Tvorba instancí(Creational)
Struktura(Structural)
Chování(Behavioral)
Třída Factory Method Adapter (C) InterpreterTemplate Method
Instance Abstract Factory BuilderPrototypeSingleton
Adapter (I)BridgeCompositeDecoratorFaçadeFlyweightProxy
Chain of ResponsibilityCommandIteratorMediatorMementoObserverStateStrategyVisitor
Vzájemné vztahy vzorů GoF
8
Zadání ukázkové aplikace
• Vytvořte aplikaci, která umožní– zadání jednoduchého algebraického výrazu s
konstantami a proměnnými v textové formě– zadání hodnot jednotlivých proměnných ve výrazu– vyhodnocení výrazu a zobrazení výsledku
9
Vzory GoF v praktické ukázce
• Composite (Skladba)• Builder (Stavitel)• Interpreter (Interpret)• Command (Příkaz)
…možná naleznete nějaké další
10
Podoba uživatelského rozhraní
11
Kalkulátor algebraických výrazů
a - (b + c)
Výraz:
a = 12, b = 3, c = 5
Proměnné:
4
Výsledek:
ZavřítVypočítat
X
Smazat
http://www.infoq.com/presentations/Modeling-the-User-Interface
Gramatika platných výrazů
Zápis v Backusově-Naurově formě (BNF):
<expr> ::= <number> | <var> | <expr> <oper> <expr> | "(" <expr> ")"<oper> ::= '+' | '-' | '*' | '/'<number> ::= <digit> | <digit> <number><digit> ::= "0" | "1" | "2" | … | "9"<var> ::= <letter> | <letter> <var><letter> ::= "a" | "b" | "c" | ... | "z"
Možný výskyt bílých znaků (mezery, tabulátory, apod.) v definici pro přehlednost neuvádím.
12
Příklady vyhovující gramatice
• 36• a + b• 12 + c• 5 + a * 9 + b – c• 5 + (a * 9) + b – c• (abc + xyz) / opq• (24 + (b * 3)) / (a – 2)
13
Zachycení hodnot proměnných
• Kolekce typu klíč-hodnota
14
Název proměnné (klíč kolekce) Hodnota proměnné
a 26
b 38
… …
Zachycení výrazu v paměti
(24 + (b * 3)) / (a – 2)
15
/
+ -
24 *
b 3
2a
KořenBinární strom
Konstanta
Binární výraz
Proměnná
Vzor Composite (Skladba)
• skládáním jednoduchých objektů získáme funkční celek
16
Zachycení výrazu – Composite
17
«interface»IExpression
Symbol : string
BinaryExpression
Name : string
VariableExpression
Value : double
ConstantExpression
Left
Right
Praktická ukázka (1/5)
• Implementace zachycení výrazu– rozhraní IExpression– třída ConstantExpression– třída VariableExpression– třída BinaryExpression
• Doplnění překrytí metody ToString()– umožní zobrazení textové podoby výrazu –
užitečné pro ladění
18
Vzor Builder (Stavitel)
• Odděluje konstrukci složeného objektu od jeho reprezentace
19
20
Tvorba stromu výrazu – Builder
+ 1 2 1 + 2 1 2 +
BuildConstant(value : double)BuildVariable(name : string)BuildOperation(symbol : string)BuildLeftBracket()BuildRightBracket()GetProduct() : IExpression
«interface»IExpressionBuilder
ExpressionParser(builder : IExpressionBuilder)Parse(text : string) : IExpression
ExpressionParserbuilder
InfixExpressionBuilder PostfixExpressionBuilderPrefixExpressionBuilder
Praktická ukázka (2/5)
• Implementace tvorby stromu výrazu– rozhraní IExpressionBuilder– třída ExpressionParser– třída InfixExpressionBuilder
21
Vzor Interpreter (Interpret)
• Definuje reprezentaci gramatiky a způsob jejího vyhodnocení (interpretace)
22
23
Výpočet výrazu – Interpreter
GetValue(string name) : double
«interface»IContext
Evaluate(context : IContext) : double
«interface»IExpression
Context(items : Dictionary<string, double>)GetValue(name : string) : double
items : Dictionary<string, double>
DictionaryContext// pro ConstantExpression return value;
// pro VariableExpression return context.GetValue(name);
// pro BinaryExpression sčítání return left.Evaluate(context) + right.Evaluate(context);
Praktická ukázka (3/5)
• Implementace výpočtu výrazu– rozhraní IContext– metoda IExpression.Evaluate(IContext)– třída DictionaryContext
24
25
Tvorba kontextu – Builder
BuildName(name : string)BuildValue(value : double)BuildAssignment()BuildDelimiter()GetProduct() : IContext
«interface»IContextBuilder
ContextParser(builder : IContextBuilder)Parse(text : string) : IContext
ContextParserbuilder
DictionaryContextBuilder LinkedListContextBuilderArrayContextBuilder
Praktická ukázka (4/5)
• Implementace tvorby kontextu– rozhraní IContextBuilder– třída ContextParser– třída DictionaryContextBuilder
26
Vzor Command (Příkaz)
• Zapouzdří operaci tak, aby bylo možné ji předávat a užívat různými subjekty
27
Napojení na UI - Command
28
Execute()
«interface»ICommand
ButtonCalculate_Click()ToolbarCalculate_Click()
MainFormcommand
command.Execute();
CalculationCommand( entryExpression : Control, entryVariables : Control, entryResult : Control)Execute()
CalculationCommand
Praktická ukázka (5/5)
• Implementace napojení na UI– rozhraní ICommand– třída CalculationCommand– deklarace atributu typu ICommand– vytvoření instance CalculationCommand
29
Shrnutí
• Vzor Composite (Skladba)– zachycení struktury algebraického výrazu
• Vzor Builder (Stavitel)– tvorba stromu výrazu z jeho textové podoby– tvorba kontextu z jeho textové podoby
• Vzor Interpreter (Interpret)– výpočet hodnoty výrazu dle kontextu
• Vzor Command (Příkaz)– napojení na UI
• … nějaké další vzory?30
Trochu historie…• Christopher Alexander:
A Pattern Language, 1977• Kent Beck, Ward Cunningham: Using Pattern Languages
for Object-Oriented Programs, OOPSLA, 1987• GoF: Design Patterns, OOPSLA, 1994
31
GoF: Gang of FourRalph Johnson, Erich Gamma,Richard Helm, John Vlissides
32
Rok 2005: 10. výročí vzorů GoF
33
Zdroj: http://laputan.org/
PřestávkaObčerstvení, názory, připomínky, otázky, odpovědi…
34
Návrhové vzory v praxi3. část
35
Typické problémy ze života
• Decorator vs. Proxy• Mediator vs. Observer• Visitor vs. Interpreter• Singleton v různých podobách
36
Decorator vs. Proxy
• Decorator– skládá funkčnost
objektů– zachovává rozhraní
• Proxy– upravuje
funkčnostobjektu
– zachovávározhraní
37
Mediator vs. Observer
• Mediator– fixní vztahy
(většinou)
• Observer– variabilní
vztahy(většinou)
38
Otázka: Najdete v těchto diagramech syntaktickou chybu?
Visitor vs. Interpreter
• Visitor– visitor se při
průchodu mění
• Interpreter– kontext se při
průchodu nemění
39
Singleton v různých podobách
• veřejný statický atributinternal sealed class Singleton{ public static readonly Singleton Instance = new Singleton();
private Singleton() { ... }}
40
Singleton v různých podobách
• veřejná statická vlastnostinternal sealed class Singleton{ private static readonly Singleton instance = new Singleton();
public static Singleton Instance { get { return instance; } }
private Singleton() { ... }}
41
Singleton v různých podobách
• veřejná statická vlastnost jako proxyinternal sealed class Singleton{ private static Singleton instance;
public static Singleton Instance { get { if (instance == null) instance = new Singleton(); return instance; } }
private Singleton() { ... }}
42
Singleton v různých podobách
• synchronizace vícevláknového přístupu (jde to lépe?)internal sealed class Singleton{ private static volatile Singleton instance;
public static Singleton Instance { get { lock(typeof(Singleton)) { if (instance == null) instance = new Singleton(); return instance; } } }
private Singleton() { ... }}
43
Singleton v různých podobách
• synchronizace vícevláknového přístupu (lepší varianta)internal sealed class Singleton{ private static object syncRoot = new object(); private static volatile Singleton instance;
public static Singleton Instance { get { lock(syncRoot) { if (instance == null) instance = new Singleton(); return instance; } } }
private Singleton() { ... }} 44
Singleton v různých podobách
• double-checked locking optimizationinternal sealed class Singleton{ private static object syncRoot = new object(); private static volatile Singleton instance; public static Singleton Instance { get { if (instance == null) { lock(syncRoot) { if (instance == null) instance = new Singleton(); } } return instance; } } private Singleton() { ... }}
45
O vzorech EAA
• hlavním autorem Martin Fowler– http://www.martinfowler.com
• zejména architektonické a návrhové vzory• vzory připraveny na základě bohatých
zkušeností autora z tvorby business aplikací
46
Přehled vzorů EAA• Domain Logic Patterns
– Transaction Script (110), Domain Model (116), Table Module (125), Service Layer (133).
• Data Source Architectural Patterns– Table Data Gateway (144), Row Data Gateway
(152), Active Record (160), Data Mapper (165).
• Object-Relational Behavioral Patterns:– Unit of Work (184), Identity Map (195), Lazy Load
(200)
• Object-Relational Structural Patterns:– Identity Field (216), Foreign Key Mapping (236),
Association Table Mapping (248), Dependent Mapping (262), Embedded Value (268), Serialized LOB (272), Single Table Inheritance (278), Class Table Inheritance (285), Concrete Table Inheritance (293), Inheritance Mappers (302).
• Object-Relational Metadata Mapping Patterns:– Metadata Mapping (306), Query Object (316),
Repository (322).
• Web Presentation Patterns:– Model View Controller (330), Page Controller
(333), Front Controller (344), Template View (350), Transform View (361), Two-Step View (365), Application Controller (379).
• Distribution Patterns:– Remote Facade (388), Data Transfer Object
(401)
• Offline Concurrency Patterns:– Optimistic Offline Lock (416),
Pessimistic Offline Lock (426), Coarse Grained Lock (438), Implicit Lock (449).
• Session State Patterns:– Client Session State (456), Server Session State
(458), Database Session State (462).
• Base Patterns:– Gateway (466), Mapper (473), Layer Supertype
(475), Separated Interface (476), Registry (480), Value Object (486), Money (488), Special Case (496), Plugin (499), Service Stub (504), Record Set (508)
47
Zdroj: http://martinfowler.com/eaaCatalog/
Praktická ukázka (1/2)
• Domain Model – třídy reprezentující prvky výrazu a hodnoty proměnných
• Repository – hlavní přístupový bod k mechanismu persistence výrazů a hodnot proměnných
48
Princip Inversion of Control (IoC)
49
Dependency Injection
• Tři základní metody „kontejnerové“ injekce– pomocí konstruktorů– pomocí setterů– pomocí „injekčních“ rozhraní
• Alternativa pomocí EAA vzoru Registry– statické rozhraní – „pevné“ metody vrací produkt– dynamické rozhraní – produkt získáván z kolekce
či pomocí reflexe
50
Praktická ukázka (2/2)
• Dependency Injection – výměna implementace mechanismu persistence
• Adapter (GoF) – doplňková funkčnost k mechanismu persistence výrazů
51
Zdroje
• http://sourcemaking.com/• http://martinfowler.com/eaaCatalog/index.html• http://martinfowler.com/articles/injection.html
52
Závěr: Diskuse: názory, připomínky, otázky, odpovědi
53