GoF Tasarım Kalıpları Reusable Object-Oriented Software, Reading MA, Addison-Wesley.

41 Pages·2012·0.53 MB·English

Yazılım Modelleme ve Tasarımı
GoF Tasarım Kalıpları
GoF(Gang of Four) kalıpları 1994'te yayımlanan dört yazarlı bir kitap ile
duyurulmuştur:
Gamma E., HelmR., Johnson R., VlissidesJ., DesignPatterns: Elements of
Reusable Object-Oriented Software, ReadingMA, Addison-Wesley.
Kitapta 23 kalıp yer almaktadır. Bunlardan 15 tanesi daha yoğun kullanılmaktadır.
GoFKalıpları 3 gruba ayrılır:
Creational Patterns: Structural Patterns: Behavioral Patterns:
Abstract Factory Adapter Chain of Responsibility
Builder Bridge Command
Factory Method Composite Interpreter
Prototype Decorator Iterator
Singleton Facade Mediator
Flyweight Memento
Proxy Observer
State
Strategy
TemplateMethod
Visitor
Bu dersin kapsamında çok kullanılan GoF kalıplarından bazıları tanıtılacaktır.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.1
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
1.Adaptör (Adapter) (GoF)
Bu kalıp, istenen işi yapan hazır sistemlere (sınıfa) sahip olduğumuzda, ancak bu
hazır sınıfın arayüzünün bizim beklediğimizden farklı olduğu durumlarda kullanılır.
Temel işlevi bir sınıfın arayüzünü başka bir şekle dönüştürmektir.
Adaptör kalıbı daha karmaşık bir problemin çözümünde de kullanılır:
Tasarlanmakta olan sistemin aynı iş için birden fazla farklı sistem ile (sınıflar) ile
ilişki kurması gerekebilir.
İstenen işi yapan hazır sınıfların arayüzleribizim beklediğimizden ve birbirlerinin-
kinden farklı olabilir.
Örneğin vergi hesabı için birbirinden farklı üçüncü parti yazılımlar kullanılabilir.
Bu durumda adaptör kalıbı farklı arayüzleri, aynı ortak şekle dönüştürmek için
kullanılır.
Aynı durum kredi kartı asıllamaprogramları veya muhasebe programları için de
geçerlidir.
Problem: İstenen işi yapan fakat farklı arayüzleriolan benzer birimler için tek bir
kararlı arayüznasıl yaratılır?
Çözüm: Birimin orijinal arayüzünübir adaptör nesnesi kullanarak başka bir
arayüzedönüştürün.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.2
www.buzluca.info
1
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
POS sistemi ile ilgili örneğe geçmeden önce daha basit bir örnek verilecektir.
Örnek:
Nokta, çizgi, kare şekillerini içeren bir destek sistemi tasarlamak gerekiyor.
Asıl sistemin (kullanıcı sistem) şekillerin tipinden bağımsız olması isteniyor.
Bu nedenle tüm şekilleri Shapeadında soyut bir sınıftan türetiyoruz.
Shape Yatay yazılanlar soyuttur
+getLocation()
Kullanıcı
+setLocation()
Sistem
+setColor()
(Client)
+display()
+fill()
+undisplay()
Point Line Square
+display() +display() +display()
+fill() +fill() +fill()
+undisplay() +undisplay() +undisplay()
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.3
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Bir süre sonra istekler değişir! Çember şeklinin de sisteme eklenmesi istenir.
Bu durumda Circle, Shapesınıfından türetilebilir, ancak çembere özgü davranışların
yeniden yazılması gerekir.
Elimizde çember ile ilgili işleri yapan hazır bir sınıf bulunabilir ancak bu hazır sınıfın
arayüzübizim daha önce oluşturduğumuz Shapearayüzündenfarklı olacaktır.
Bu durumda hazır XXCirclesınıfını içeren ve arayüzünübize gerekli olan şekle
dönüştüren bir Circleadaptör sınıfı yazılır.
Shape Yatay yazılanlar soyuttur
Kullanıcı
Sistem +getLocation()
+setLocation()
(Client)
+setColor()
+display()
+fill()
Hazır sınıf
+undisplay()
Adaptör Arayüzü uygun değil
Point Line Square Circle XXCircle
1 1
+display() +display() +display() +display() +displayIt()
+fill() +fill() +fill() +fill() +fillit()
+undisplay() +undisplay() +undisplay() +undisplay() +hide()
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.4
www.buzluca.info
2
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Java’da kodlama:
class CircleextendsShape {
...
privateXXCirclepxc; // hazır sınıftan nesnelere referans içeriyor.
public Circle(....) { // constructor, parametreleri olabilir.
pxc= newXXCircle(....); // hazır sınıftan nesne yaratılıyor, parametre alabilir.
}
voidpublicdisplay() { // arayüzüuyumlu hale getiren metot
pxc.displayIt(); // hazır sınıfın metodu çağırılıyor.
}
}
C++’da kodlama:
class Circle: publicShape {
private:
XXCircle *pxc; // hazır sınıftan nesnelere işaretçi içeriyor.
... // diğer üyeler
};
Circle::Circle(....) { // constructor, parametreleri olabilir.
pxc= newXXCircle(....); // hazır sınıftan nesne yaratılıyor, parametre alabilir.
}
voidCircle::display() { // arayüzüuyumlu hale getiren metot
pxc->displayIt(); // hazır sınıfın metodu çağırılıyor.
}
Circle::~Circle() { // destructor
deletepxc; // içerilennesne bellekten siliniyor.
}
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.5
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Örnek:
POS sisteminde vergi hesabı aynı anda için birbirinden farklı üçüncü parti
yazılımlar kullanılabilir.
Arayüzlerifarklı olan ve farklı şekillerde çalışan vergi hesabı programları ile kendi
sistemimiz arasına adaptörler koyarak ve bu adaptörlerin hepsini ortak bir üst
sınıftan türeterek farklı programların arayüzleriniaynı şekle getiriyoruz.
Sale «interface»
ITaxCalculatorAdapter
getTaxes( Sale ) : List of TaxLineItems
getTotal()
TaxMasterAdapter GoodAsGoldTaxPro <???>Adapter
Adapter
...
getTaxes( Sale ) :
getTaxes( Sale ) : List of TaxLineItems List of TaxLineItems
getTaxes( Sale ) : List of TaxLineItems
TaxMaster GoodAsGoldTaxPro ???
Programı Programı Programı
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.6
www.buzluca.info
3
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Böylece vergi hesabını yaptıracak olan Salesınıfı hangi programı kullanırsa kullansın
her zaman getTaxesmesajını gönderiyor.
Bu mesajı alan ilgili adaptör aşağıda gösterildiği gibi kendi bağlı olduğu programa
uygun mesajları göndererek vergi hesabını yaptırır.
Vergi hesaplayan programlarda bir değişim olduğunda bu değişimlerden sadece
adaptörler etkilenir.
UML gösterilimi
Bu nesne bir “interface” gerçekliyor
s : Sale :TaxMasterAdapter
TCP socket
bağlantısı
t := getTotal()
taxLineItems:= getTaxes( s )
xxx
... «system»
: TaxMaster
Adaptör, birimlerin arayüzlerini
uyumlu hale getiriyor.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.7
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Aynı durum kredi kartı asıllama programları ve muhasebe programları için de geçerlidir.
Bu dış birimler ile onları kullanacak olan sınıf arasına adaptörler yerleştirilir.
«interface»
IAccountingAdapter
postReceivable( CreditPayment )
postSale( Sale )
...
SAPAccountingAdapter GreatNorthernAccountingAdapter
postReceivable( CreditPayment ) postReceivable( CreditPayment )
postSale( Sale ) postSale( Sale )
... ...
«interface»
ICreditAuthorizationService «interface»
Adapter IInventoryAdapter
requestApproval(CreditPayment,TerminalID, MerchantID) ...
...
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.8
www.buzluca.info
4
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Muhasebe sisteminin kullanılması:
UML gösterilimi
Bu nesne bir “interface” gerçekliyor
IAccountingAdapter
:Register : SAPAccountingAdapter
makePayment()
... SOAP over
HTTP
postSale( sale )
xxx «system»
: SAP
Adaptör, birimlerin arayüzlerini
uyumlu hale getiriyor.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.9
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Karmaşık ve özel kalıplar daha temel GRASP kalıpları (prensipler) ile ifade
edilebilirler.
Örneğin adaptör kalıbında değişimlerden etkilenmeyi azaltacak şekilde dolaylılık ve
çok şekilliliğe sahip yapay sınıf kullanılmıştır.
ProtectedVariation
GRASP Kalıpları
LowCoupling HighCohesion
Polymorphism Indirection PureFabrication
GoFKalıpları
Adapter
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.10
www.buzluca.info
5
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Tasarım Aşamasında Çözümleme Aşamasına İlişkin Yeni Kavramların Keşfedilmesi
Yazılım sisteminin tasarımı yapılırken, çözümleme aşamasındaki modelde yer
almamış olan yeni kavramlar ortaya çıkabilir.
Örneğin adaptörlerin tasarımında oluşturulan getTaxesmetodu, vergi kalemleri
listesi (TaxLineItems) geri döndürür. Bu kavram (vergi kalemleri) çözümleme
aşamasında modelde yer almamış olabilir.
Tasarım aşamasında keşfedilen kavramlar, eğer gerek görülürse çözümleme
modeline eklenebilir. Bir kaç iterasyondansonra çözümleme (analiz) modeli işlevini
tamamlayacağı için bu ekleme gereksiz de olabilir.
Hatırlatma:Analiz modeli,
Sale
•problem uzayındaki kavramları daha iyi
1
date anlayabilmek,
time •yazılım sınıflarını oluştururken esinlenmek için
1 Contains kullanılır.
Contains Eğer çözümleme modeli sonraki aşamalarda tekrar
1..* 1..* bir kaynak olarak kullanılacaksa yeni keşfedilen
kavramların modele eklenmesi uygun olabilir.
Sales Tax
LineItem LineItem Daha çok tercih edilen yöntem ise, tasarım
modelinden geri gidilerek (reverse-engineering)
quantity description
percentage sonraki aşamalarda kullanılabilecek çözümleme
amount
modelinin oluşturulmasıdır.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.11
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
2. Fabrika (Factory), Somut Fabrika (ConcreteFactory)
Adaptörlerin kullanılması, bu nesneleri kimin yaratacağı problemine neden olur.
Diğer bir problem ise belli bir durumda olası adaptörlerden hangisinin yaratılıp
kullanılacağıdır.
Adaptörleri yaratma işi, bunu kullanacak olan yazılım sınıflarından birine (uygulama
sınıfı) atanırsa bu sınıfın uyumu bozulur ve değişken adaptörlere bağımlı hale gelir.
Uygulama sınıfı hangi durumda hangi adaptörü kullandığını bilmemelidir.
Önemli tasarım prensiplerinden biri; bir yazılım sistemindeki değişik işler yapan
kısımların (katmanların) birbirlerinden bağımsız olarak ele alınmasıdır (seperation
of concerns). Buna göre de adaptörlerin uygulama nesnelerinin dışındaki bir nesne
tarafından yaratılması uygun olacaktır.
Bu bölümde GoFkalıplarından soyut fabrikanın (AbsractFactory) daha basit bir
şekli olan fabrika (ConcreteFactory) kalıbı ele alınmıştır.
Problem: Nesnelerin yaratılmasında karmaşık kararlar vermek gerekiyorsa ve
uyumluluğu arttırmak için yaratma işlemlerinin diğer işlemlerden
ayrılması isteniyorsa nesne yaratılma sorumluluğu nasıl atanmalıdır?
Çözüm: Nesnelerin yaratılma sorumluluklarını yapay bir sınıf olan fabrika
sınıfına atayın.
Fabrikalar sadece adaptörler için hazırlanmazlar. İlerideki konularda başka
nesnelerin yaratılması sorumluluğunun da fabrika nesnelerine verildiği görülecektir.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.12
www.buzluca.info
6
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Örneğin POS sisteminde adaptör nesnelerini yaratmak için ServicesFactoryadında
bir yapay sınıf oluşturulabilir.
ServicesFactory
accountingAdapter : IAccountingAdapter
inventoryAdapter : IInventoryAdapter
taxCalculatorAdapter : ITaxCalculatorAdapter
getAccountingAdapter() : IAccountingAdapter
getInventoryAdapter() : IInventoryAdapter
getTaxCalculatorAdapter() : ITaxCalculatorAdapter
...
Vergi hesabı programını kullanmak isteyen nesne gerektiğinde ServicesFactory
nesnesinin getTaxCalculatorAdapter metodu çağırılacaktır.
Bu metot o andaki kriterlere göre hangi tipte bir adaptörün kullanılacağına karar
verecek, eğer yoksa uygun bir adaptör nesnesi yaratacak ve bu nesnenin adresini
geri döndürecektir.
Böylece vergi hesabı yapılmak istendiğinde bu adaptör ile ilişki kurulacaktır
(getTaxesmetodu çağrılacaktır).
ServicesFactorysınıfının getmetotları adaptörlerin üstsınıflarına ilişkin adresler
geri döndürmektedir. Çünkü üst sınıfın adresini taşıyabilen bir işaretçi o sınıftan
türeyen tüm alt sınıflara da işaret edebilir.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.13
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Adaptörler ve Fabrika:
Sale «interface»
ITaxCalculatorAdapter
getTaxes( Sale ) : List of TaxLineItems
getTotal()
TaxMasterAdapter GoodAsGoldTaxPro <???>Adapter
Adapter
...
getTaxes( Sale ) :
getTaxes( Sale ) getTaxes( Sale) List of TaxLineItems
ServicesFactory 1
…
… TaxMaster GoodAsGoldTaxPro ???
getTaxCalculatorAdapter() Programı Programı Programı
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.14
www.buzluca.info
7
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Soyut Fabrika (AbstractFactory) (GoF)
Bazı durumlarda birbirleriyle
ilişkili birden fazla nesne
yaratmak gerekir.
Örneğin yandaki şekilde
gösterildiği gibi belli koşullarda
ProductA1sınıfından nesne ile
ProductB1sınıfından nesne
birlikte kullanılacaktır.
Benzer şekilde de ProductA2
sınıfından nesne ile ProductB2
sınıfından nesne birlikte
kullanılacaktır.
Bu durumda birbirleriyle ilişkili
nesneleri (aile) yaratan farklı
fabrika sınıfları oluşturulur.
Bu fabrika sınıfları ortak bir
soyut fabrikadan türetilir.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.15
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Fabrika Metodu (FactoryMethod) (GoF)
Yaratma işi ayrı fabrika sınıfları yerine metotlara atanır.
Yaratıcı (fabrika) metotlar, yaratılan nesneleri kullanacak olan sınıfların üyeleri
olabilirler.
Burada sınıflar, farklı nesneler içinden kendileri ile ilgili olanları yaratıp kullanırlar.
Örnek:
Sistemde farklı tipte dosyalar (grafik, metin vs.)
ve farklı tipteki dosyaların kullanacağı farklı tipte dokümanlar olsun.
Grafik dosyası grafik dokümanları, metin dosyası metin dokümanları yaratıp
kullansın.
İleride sisteme yeni dosya tipleri ve yeni doküman tipleri gelebilir.
Çözüm:
• Tüm dosyalar soyut bir taban sınıftan türetilir.
• Hangi dokümanın yaratılacağına taban sınıftan türetilen dosya sınıfı karar verir.
• Yeni bir dosya için alt sınıf türetildiğinde hangi tipte dokümanın yaratılacağı bu
alt sınıftaki fabrika metodunda belirlenir.
Fabrika metodunun yarattığı nesneleri uygun biçimde yok eden metotlar da
(disposal method) yazılabilir.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.16
www.buzluca.info
8
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Örnek Tasarım:
Creator
Abstract Product
dok Dosya
Doküman virtual
+newFile() FactoryMethod
+open() +CreateFile()
Concrete Creator
GrafikDok MetinDok GrafikDosya MetinDosya
+open() +open() +CreateFile() +CreateFile()
Concrete Product Factory Method
Dosya::newFile(): GrafikDosya:: CreateFile(): MetinDosya:: CreateFile():
dok = CreateFile(); return(newGrafikDok()); return(newMetinDok());
dok->open();
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.17
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
3.Tekil Nesne (Singleton) (GoF)
Fabrika nesnesi yeni bir problem oluşturur: Fabrika nesnesini kim yaratacak ve bu
nesneye nasıl erişilecek?
İstenenler:
•Fabrika sınıfından sadece tek bir nesne yaratılmalı,
•Programın gerekli tüm yerlerinden bu nesneye erişilebilmeli.
Problem: Bir sınıftan sadece tek bir nesne yaratılması (tekil nesne) isteniyor. Bu
nesne diğer nesnelere global tek bir erişim noktası sağlayacak.
Çözüm: Sınıfın içine tekil nesneyi yaratıp adresini döndüren statik bir metot
yerleştirin.
Hatırlatma: Statik metotlar, üyesi oldukları sınıftan henüz bir nesne yaratılmadan
önce de çağırılabilirler.
Örnek sistemde, ServicesFactorysınıfına, bu tipten nesnelere işaret edebilen
statik bir nitelik üyesi, ve nesne yaratan statik bir metot eklenir.
Statik metot (getInstance) çağırıldığında eğer daha önceden bir fabrika nesnesi
yaratılmamışsa nesne yaratır ve adresini geri gönderir.
Eğer daha önceden nesne yaratılmışsa yenisi yaratılmaz var olan nesnenin adresi
gönderilir.
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.18
www.buzluca.info
9
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
UML notasyonu: Eğer istenirse,
bu sınıftan sadece bir nesne
yaratılabileceğini gösterir.
1
ServicesFactory
-instance : ServicesFactory statik nitelik
-accountingAdapter : IAccountingAdapter (singleton)
-inventoryAdapter : IInventoryAdapter
UML notasyonu:
-taxCalculatorAdapter : ITaxCalculatorAdapter
Statik üyelerin altı çizilir
+getInstance() : ServicesFactory statik metot
-ServicesFactory() (singleton)
+ getAccountingAdapter() : IAccountingAdapter
+ getInventoryAdapter() : IInventoryAdapter
+ getTaxCalculatorAdapter() : ITaxCalculatorAdapter
... Nesne yaratılamaması
için
{
// static method kurucu private yapılır
public static synchronized ServicesFactory getInstance()
{
if ( instance == null )
instance = new ServicesFactory()
return instance
} Kritik bölge, bölünemez
}
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.19
www.buzluca.info
Yazılım Modelleme ve Tasarımı
Programın herhangi bir yerinde fabrika nesnesine ulaşılıp bir adaptör nesnenin
adresi öğrenilebilir.
public class Register
{
public Register( ProductCatalog catalog ) // constructor
{
...
accountingAdapter= ServicesFactory.getInstance().getAcountingAdapter();
...
}
// Diğer metotlar
} Tekil nesne
:Register «singleton» 1
:ServicesFactory
create() Ya da
accountingAdapter:= getAccountingAdapter()
«singleton»yerine
1 yazılır.
...
www.akademi.itu.edu.tr/buzluca ©2002 -2011 Dr. Feza BUZLUCA 8.20
www.buzluca.info
10