Design Pattern Creazionali
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Il documento discute i design pattern creazionali in ingegneria del software, evidenziando il pattern Singleton e Builder. Il pattern Singleton garantisce che ci sia un'unica istanza di una classe con accesso globale, mentre il pattern Builder separa la costruzione di oggetti complessi dalla loro rappresentazione. Infine, viene introdotto il pattern Abstract Factory, che fornisce un'interfaccia per creare famiglie di prodotti senza specificare classi concrete.
![Ingegneria del software mod. A
BUILDER
Esempio
22Riccardo Cardin
Si vuole ordinare un bicchiere di scotch. È necessario fornire al barman
alcune informazioni: la marca del whiskey, come deve essere preparato
(liscio, on the rocks, allungato) e se lo si desidera doppio. È inoltre
possibile scegliere il tipo di bicchiere (piccolo, lungo, a tulipano).
[se fossimo veramente intenditori, anche la marca e la temperatura
dell’acqua sarebbero fondamentali...]](https://image.slidesharecdn.com/designpatterncreazionali-150202005208-conversion-gate01/85/Design-Pattern-Creazionali-22-320.jpg)
![Ingegneria del software mod. A
BUILDER
Implementazione
Java
Item 2 di Effective Java di Joshua Bloch
26Riccardo Cardin
// CONTINUA...
public OrderOfScotch build() { return new OrderOfScotch(this); }
} // public static class Builder
public static void main(String[] args) {
// Il client non conosce il processo di costruzione e le classi
// prodotto e builder sono correttamente accoppiate tra loro.
// Non e’ possibile costruire un prodotto se non con il builder.
OrderOfScotch oos = new OrderOfScotch.Builder()
.withBrand(“Brand 1“)
.withPreparation(NEAT)
// ...
.build();
}
} // public class OrderOfScotch](https://image.slidesharecdn.com/designpatterncreazionali-150202005208-conversion-gate01/85/Design-Pattern-Creazionali-26-320.jpg)
![Ingegneria del software mod. A
ABSTRACT FACTORY
Esempio
Javascript: varie tecniche di implementazione
37Riccardo Cardin
var AbstractVehicleFactory = (function () {
// Storage for our vehicle types
var types = {};
return {
getVehicle: function ( type, customizations ) {
var Vehicle = types[type];
return (Vehicle ? new Vehicle(customizations) : null);
},
registerVehicle: function ( type, Vehicle ) {
var proto = Vehicle.prototype;
if ( proto.drive && proto.breakDown ) {
types[type] = Vehicle;
}
return AbstractVehicleFactory;
}
};
})();
Registro solamente gli
oggetti che soddisfano
un contratto (abstract
product)](https://image.slidesharecdn.com/designpatterncreazionali-150202005208-conversion-gate01/85/Design-Pattern-Creazionali-37-320.jpg)
Design Pattern Creazionali
- 1. DESIGN PATTERN CREAZIONALI INGEGNERIA DEL SOFTWARE Università degli Studi di Padova Dipartimento di Matematica Corso di Laurea in Informatica, A.A. 2014 – 2015 [email protected]
- 2. Ingegneria del software mod. A DESIGN PATTERN CREAZIONALI 2Riccardo Cardin Architetturali Model view controller
- 3. Ingegneria del software mod. A INTRODUZIONE Scopo dei design pattern creazionali Rendere un sistema indipendente dall’implementazione concreta delle sue componenti Si nascondono i tipi concreti delle classi realmente utilizzate Si nascondono i dettagli sulla composizione e creazione Riduzione accoppiamento e flessibilità Ampio uso dell’astrazione / interfacce 3Riccardo Cardin
- 4. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Scopo Assicurare l’esistenza di un’unica istanza di una classe … ed avere un punto di accesso globale a questa Motivazione Alcune entità NON DEVONO avere più di un’istanza Non è possibile utilizzare una variabile globale (C++) La classe deve tenere traccia della sua unica istanza 4Riccardo Cardin
- 5. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Applicabilità Deve esistere una e una sola istanza di una classe in tutta l’applicazione L’istanza deve essere accessibile dai client in modo noto L’istanza deve essere estendibile con ereditarietà I client non devono modificare il proprio codice 5Riccardo Cardin
- 6. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Struttura 6Riccardo Cardin Definisce getInstance che permette l’accesso all’unica istanza. È responsabile della creazione dell’unica istanza /* * Implementazione Java * "naive" */ public class Singleton { private static Singleton instance; private Singleton() { /* Corpo vuoto */ } public static Singleton getInstance() { if (instance == nul) { instance = new Singleton(); } return instance; } }
- 7. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Conseguenze Controllo completo di come e quando i client accedono all’interfaccia Evita il proliferare di variabili globali (C++) Permette la ridefinizione delle operazioni definite nel Singleton Può permettere un numero massimo e preciso di istanze attive Più flessibile delle operazioni di classe Utilizzo del polimorfismo 7Riccardo Cardin
- 8. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Esempio 8Riccardo Cardin Esempio Un applicativo deve istanziare un oggetto che gestisce una stampante (printer spooler). Questo oggetto deve essere unico perché si dispone di una sola risorsa di stampa.
- 9. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Esempio Printer Spooler 9Riccardo Cardin L’appoccio non è thread safe in Java: nessuna sincronizzazione sulla creazione di instance
- 10. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Implementazione Assicurare un’unica istanza attiva (lazy initialization) Si rende il/i costruttore/i privato/i (non accessibili) Si rende disponibile un’operazione di classe di “recupero” Non è possibile utilizzare variabili globali (C++) Non garantisce l’unicità dell’istanza L’istanza è generata durante l’inizializzazione “statica” Tutti i singleton sarebbero costruiti sempre, anche se mai utilizzati 10Riccardo Cardin
- 11. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Implementazione Ereditare da una classe Singleton È difficile installare l’unica istanza nel membro instance La soluzione migliore è utilizzare un registro di singleton 11Riccardo Cardin public class Singleton { private static Singleton instance; private static Map<String, Singleton> registry; private Singleton() { /* Corpo vuoto */ } public static register(String name, Singleton) { /* ... */} protected static Singleton lookup(String name) { /* ... */} public static Singleton getInstance(String singletonName) { /* Utilizza lookup per recuperare l’istanza */ } } public class MySingleton extends Singleton { static { Singleton.register(“MySingleton”, new MySingleton()) } /* ... */ }
- 12. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Implementazione Java Costruttore privato (omesso per spazio) 12Riccardo Cardin public class PrinterSpooler { private static final PrinterSpooler INSTANCE = new PrinterSpooler(); public static PrinterSpooler getInstance() { return INSTANCE; } } no lazy, thread safe, no subclassing, no serializable public class PrinterSpooler { private static volatile PrinterSpooler INSTANCE; public static PrinterSpooler getInstance() { if (INSTANCE == null) { synchronize (PrinterSpooler.class) { if (INSTANCE == null { INSTANCE = new PrinterSpooler(); } } } return INSTANCE; } } lazy, thread safe, subclassing possibile, no serializable Soffrono di attacco per Reflection sul costruttore
- 13. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Implementazione Java Versione accettata da JDK ≥ 1.5 Item 3 di Effective Java di Joshua Bloch Usa costrutti nativi del linguaggio Non soffre di alcun attacco Conciso, leggibile e manutenibile 13Riccardo Cardin public enum PrinterSpooler { INSTANCE; public void print(String file) { /* ... */ } } no lazy, thread safe, no subclassing, serializable
- 14. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Implementazione Scala In Java il pattern Sigleton è uno dei più utilizzati Mancanza a livello di linguaggio Error prone Scala risolve introducendo il tipo object Implementazione del pattern Singleton nel linguaggio Thread-safe Gli Object sono inizializzati su richiesta (laziness) 14Riccardo Cardin object PrinterSpooler extends ... { def print(file: String) { // do something } } Cons: meno controllo sull’inizializzazione
- 15. Ingegneria del software mod. A SINGLETON Implementazione Javascript: si utilizza il module pattern 15Riccardo Cardin var mySingleton = (function () { var instance; function init() { // Private methods and variables function privateMethod() { console.log( "I am private" ); }; var privateRandomNumber = Math.random(); return { // Public methods and variables publicMethod: function () { console.log( "The public can see me!" ); }, getRandomNumber: function() { return privateRandomNumber; } }; }; return { getInstance: function () { if ( !instance ) { instance = init(); } return instance; } }; })(); Public functions/variables Private namespace
- 16. Ingegneria del software mod. A BUILDER Scopo Separa la costruzione di un oggetto complesso dalla sua rappresentazione Motivazione Necessità di riutilizzare un medesimo algoritmo di costruzione per più oggetti di tipo differente Processo di costruzione step-by-step 16Riccardo Cardin Il cassiere deve: 1. Inserire il panino 2. Inserire le patate 3. Inserire la frutta 4. ...
- 17. Ingegneria del software mod. A BUILDER Esempio 17Riccardo Cardin
- 18. Ingegneria del software mod. A BUILDER Applicabilità La procedura di creazione di un oggetto complesso deve essere indipendente dalle parti che compongono l’oggetto Il processo di costruzione deve permettere diverse rappresentazioni per l’oggetto da costruire 18Riccardo Cardin
- 19. Ingegneria del software mod. A BUILDER Struttura 19Riccardo Cardin Costruisce un oggetto utilizzando il builder (procedura) Specifica l’interfaccia da utilizzare per assemblare il prodotto Costruisce e assembla le parti del prodotto. Tiene traccia dell’istanza costruita. Fornisce un’interfaccia per recuperare il prodotto finale Il prodotto complesso da costruire
- 20. Ingegneria del software mod. A BUILDER Struttura 20Riccardo Cardin Il client conosce il tipo builder concreto Il director notifica il builder delle parti che devono essere costruite Il client recupera dal builder concreto il prodotto finito
- 21. Ingegneria del software mod. A BUILDER Conseguenze Facilita le modifiche alla rappresentazione interna di un prodotto È sufficiente costruire un nuovo builder: NO telescoping! Isola il codice dedicato alla costruzione di un prodotto dalla sua rappresentazione Il client non conosce le componenti interne di un prodotto Encapsulation L’orchestrazione dei processi di costruzione è unica Consente un controllo migliore del processo di costruzione Costruzione step-by-step Accentramento logica di validazione 21Riccardo Cardin
- 22. Ingegneria del software mod. A BUILDER Esempio 22Riccardo Cardin Si vuole ordinare un bicchiere di scotch. È necessario fornire al barman alcune informazioni: la marca del whiskey, come deve essere preparato (liscio, on the rocks, allungato) e se lo si desidera doppio. È inoltre possibile scegliere il tipo di bicchiere (piccolo, lungo, a tulipano). [se fossimo veramente intenditori, anche la marca e la temperatura dell’acqua sarebbero fondamentali...]
- 23. Ingegneria del software mod. A BUILDER 23Riccardo CardinIngegneria del software mod. A
- 24. Ingegneria del software mod. A BUILDER Implementazione Il builder defisce un’interfaccia per ogni parte che il director può richiedere di costruire Abbastanza generale per la costruizione di prodotti differenti Appending process Nessuna classe astratta comune per i prodotti Differiscono notevolmente fra loro Se simili, valutare l’utilizzo di un Abstract Factory Pattern Fornire metodi vuoti come default I builder concreti ridefiniscono solo i metodi necessari 24Riccardo Cardin
- 25. Ingegneria del software mod. A BUILDER Implementazione Java: il builder diventa classe interna del prodotto 25Riccardo Cardin public class OrderOfScotch { private String brand; private Praparation preparation; // Si puo’ dichiarare enum interna // ... private OrderOfScotch() { } // Costruttore privato per il prodotto private OrderOfScotch(ScotchBuilder builder) { this.brand = builder._brand; // ... } public static class Builder { private String _brand; // Inserisco '_' per diversificare private Praparation _preparation; // ... public ScotchBuilder withBrand(String brand) { this._brand = brand; return this; // Appending behaviour } // CONTINUA...
- 26. Ingegneria del software mod. A BUILDER Implementazione Java Item 2 di Effective Java di Joshua Bloch 26Riccardo Cardin // CONTINUA... public OrderOfScotch build() { return new OrderOfScotch(this); } } // public static class Builder public static void main(String[] args) { // Il client non conosce il processo di costruzione e le classi // prodotto e builder sono correttamente accoppiate tra loro. // Non e’ possibile costruire un prodotto se non con il builder. OrderOfScotch oos = new OrderOfScotch.Builder() .withBrand(“Brand 1“) .withPreparation(NEAT) // ... .build(); } } // public class OrderOfScotch
- 27. Ingegneria del software mod. A BUILDER Implementazione Javascript 27Riccardo Cardin var Builder = function() { var a = "defaultA"; // Valori default var b = "defaultB"; return { withA : function(anotherA) { a = anotherA; return this; // Append behaviour }, withB : function(anotherB) { b = anotherB; return this; }, build : function() { return "A is: " + a +", B is: " + b; } }; }; var first = builder.withA().withB("a different value for B").build(); Approccio classico, con l’utilizzo degli scope per la creazione degli oggetti
- 28. Ingegneria del software mod. A BUILDER Implementazione Javascript – JQuery Costruzione step-by-step del DOM 28Riccardo Cardin // I metodi appendTo, attr, text permettono di costruire un oggetto // all’interno del DOM in modo step-by-step $( '<div class="foo">bar</div>' ); $( '<p id="test">foo <em>bar</em></p>').appendTo("body"); var newParagraph = $( "<p />" ).text( "Hello world" ); $( "<input />" ) .attr({ "type": "text", "id":"sample"}) .appendTo("#container");
- 29. Ingegneria del software mod. A BUILDER Implementazione Scala In Scala è possibile utilizzare i principi dei linguaggi funzionali Immutabilità del builder Type-safe builder Assicura staticamente che sono state fornite tutte le informazioni necessarie alla costruzione Si utilizzano feature avanzate del linguaggio Type constraints http://blog.rafaelferreira.net/2008/07/type-safe-builder- pattern-in-scala.html http://www.tikalk.com/java/type-safe-builder-scala-using- type-constraints/ 29Riccardo Cardin
- 30. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Scopo Fornisce un’interfaccia per creare famiglie di prodotti senza specificare classi concrete Motivazione Applicazione configurabile con diverse famiglie di componenti Toolkit grafico Si definisce una classe astratta factory che definisce le interfacce di creazione. I client non costruiscono direttamente i “prodotti” Si definiscono le interfacce degli oggetti da creare Le classi che concretizzano factory vengono costruite una volta sola 30Riccardo Cardin
- 31. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Applicabilità Un sistema indipendente da come i componenti sono creati, composti e rappresentati Un sistema configurabile con più famiglie prodotti Le componenti di una famiglia DEVONO essere utilizzate insieme Si vuole fornire una libreria di classi prodotto, senza rivelarne l’implementazione. 31Riccardo Cardin
- 32. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Struttura 32Riccardo Cardin Dichiara l’interfaccia di creazione dei prodotti Costruiscono i prodotti concreti Interfaccia per un particolare prodotto Definisce un prodotto concreto, che deve essere costruito mediante factory
- 33. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Conseguenze Isolamento dei tipi concreti I client manipolano unicamente interfacce, i nomi dei prodotti sono nascosti Semplicità maggiore nell’utilizzo di una diversa famiglia di prodotti La factory concreta appare solo una volta nel programma Promuove la consistenza fra i prodotti Difficoltà nel supportare nuovi prodotti Modificare l’interfaccia della factory astratta costringe il cambiamento di tutte le sotto classi. 33Riccardo Cardin
- 34. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Esempio 34Riccardo Cardin Esempio Si vuole realizzare un negozio di vendita di sistemi Hi-Fi, dove si eseguono dimostrazioni dell’utilizzo dei prodotti. Esistono due famiglie di prodotti, basate su tecnologie diverse: - supporto di tipo nastro (tape) - supporto di tipo digitale (CD). Ogni famiglia è composta da: - supporto (tape o CD) - masterizzatore (recorder) - riproduttore (player).
- 35. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Esempio 35Riccardo Cardin
- 36. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Esempio Scala: companion object (Factory Method) Apply è tradotto in un simil – costruttore Si utilizza per la costruzione delle factory concrete 36Riccardo Cardin trait Animal private class Dog extends Animal private class Cat extends Animal object Animal { def apply(kind: String) = kind match { case "dog" => new Dog() case "cat" => new Cat() } } val animal = Animal("dog") Equivale a Animal(...)
- 37. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Esempio Javascript: varie tecniche di implementazione 37Riccardo Cardin var AbstractVehicleFactory = (function () { // Storage for our vehicle types var types = {}; return { getVehicle: function ( type, customizations ) { var Vehicle = types[type]; return (Vehicle ? new Vehicle(customizations) : null); }, registerVehicle: function ( type, Vehicle ) { var proto = Vehicle.prototype; if ( proto.drive && proto.breakDown ) { types[type] = Vehicle; } return AbstractVehicleFactory; } }; })(); Registro solamente gli oggetti che soddisfano un contratto (abstract product)
- 38. Ingegneria del software mod. A ABSTRACT FACTORY Implementazione Solitamente si necessita di una sola istanza della factory (Singleton design pattern) Definizione di factory estendibili Aggiungere un parametro ai metodi di creazione dei prodotti Il parametro specifica il tipo di prodotto Nei linguaggi tipizzati staticamente è possibile solo se tutti i prodotti condividono la stessa interfaccia Può obbligare a down cast pericolosi … 38Riccardo Cardin
- 39. Ingegneria del software mod. A RIFERIMENTI Design Patterns, Elements of Reusable Object Oriented Software, GoF, 1995, Addison-Wesley Design Patterns http://sourcemaking.com/design_patterns Java DP http://www.javacamp.org/designPattern/ Exploring the Decorator Pattern in Javascript http://addyosmani.com/blog/decorator-pattern/ Design Patterns in Scala http://pavelfatin.com/design-patterns-in-scala Item 2: Consider a builder when faced with many constructor parameters http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=1216151&seqNum=2 Item 3: Enforce the singleton property with a private constructor or an enum type http://www.informit.com/articles/article.aspx?p=1216151&seqNum=3 Type-safe Builder Pattern in Scala http://blog.rafaelferreira.net/2008/07/type-safe-builder-pattern-in- scala.html 39Riccardo Cardin