1 8/2001כל הזכויות שמורות לד. מימון ייעוץ והדרכה במחשבים בע"מ Design Patterns למנתחי מערכות

8/2001 כל הזכויות שמורות לד. מימון ייעוץ והדרכה במחשבים בע"מ 1

Design Patternsלמנתחי מערכות


תוכן

UMLמבוא ל- •

UML ב- Use Case Modelingה- •

Conceptual Modelתוצרי ה- •

Entity Classes ל- Use Casesקישור בין ה- •

MVC – Patternה- •

Cohesion וה- Couplingעקרונות ה- •

Facade – Design Patternה- •

Adapter Design Patternה – •


UMLUMLמהו •

מטרות•

•Models/Diagrams

UMLמחזור החיים בפיתוח ו- •

•UML Diagrams

UMLכלים התומכים ב- •


UMLמהו •Unified Modeling Language

משמשת לעיצוב, הגדרה, בניה, תיעוד תוצרים•• The UML is a language for specifying, visualizing,

constructing, and documenting the artifacts of software systems, as well as for business modeling and othe non-software systems.

• The UML represents a collection of best engineering practices that have proven successful in the modeling of large and complex systems.


מטרות

OOניתוח ועיצוב מערכות על פי מתודולוגיית ה- •

שפה משותפת בין משתמש/מנתח •מערכות/מעצב מערכות/מתכנת

קל לתחזוקה•

פשטות•


Models and Diagrams

Use CaseDiagramsUse Case

DiagramsUse CaseDiagrams

ScenarioDiagramsScenario

DiagramsCollaborationDiagrams

StateDiagramsState

DiagramsComponentDiagrams

ComponentDiagramsComponent

DiagramsDeploymentDiagrams

StateDiagramsState

DiagramsObjectDiagrams

ScenarioDiagramsScenario

DiagramsStatechartDiagrams

Use CaseDiagramsUse Case

DiagramsSequenceDiagrams

StateDiagramsState

DiagramsClassDiagrams

ActivityDiagrams

A model is a complete description of a system from a particular perspective

Models


UMLמחזור החיים בפיתוח ו-

Requirements

Design

Implementation

Test

Analysis

Use CaseModel

DesignModel

Depl.Model

Impl.Model

AnalysisModel

TestModel

UML diagrams provide views into each model

Each workflow is associated with one or more models.


Use Case Driven

Req.ts Impl. Test

Use Cases Model

Analysis Design


UMLכלים התומכים ב-

•Rational Rose

•Select

•Objecteering

•Together

•Visio


Use Case Modelingמבוא••Actors•Use Cases•Use Case DiagramUse Caseתיעוד ה- •מערכת ספריה•


Use Case Modelingמבוא ל-

נבנה בשלב הגדרת הדרישות•

וקשרים ביניהםUses Cases, Actorsמורכב מ- •

מטרות•

Object Orientedמתאים גם למערכת שאינה •


Use Case Modelingמטרות ה-

דרך סיסטמטית ואינטואיטיבית להגדרת דרישות•קשר בין המשתמש למפתח•תאור ברור וממצה של מה אמורה לבצע המערכת •

מנקודת המבט של המשתמששפה ברורה בין כל בעלי התפקידים •Test Casesבניית •

תאור פונקצינלי של המערכת מנקודת ראות המשתמש


Actors

כל מי או מה שיוזם פעילות ישירה •במערכת ו/או מקבל תוצר ישיר

מהמערכתספרן


Use Casesתהליך פונקציונלי אחד ושלם מנקודת ראות •

המשתמשבצע השאלה•עדכן רישום•בצע הקצאת מקום•הוסף ספר•עדכן או מחק קורא••Add Item•Make Reservation

בצע השאלה


Use Caseתעוד ה-

תאור של מה לבצע ולא איך לבצע•Actorsשפה דומה לטרמינולוגיה בשימוש ה- •הלקוח חייב לאשר את התאור ולכן…•Use Caseתבנית דוגמה לתעוד •Activity Diagramניתן לתאר גם ע”י •


Use Caseתבנית דוגמה לתעוד

שם:

מטרה:

משתמשים:

סלול עיקרי:מ

סלולים חליפייםמ

תנאי התחלה:

תנאי סיום:

יוצאים מהכלל:

דרישות פונקציונליות

דרישות לא פונקציונליות

Name:

Goal:

Actors:

Primary Flow:

Alternate Flow

Pre-Conditions:

Post-Conditions:

Exceptions:

Functional Requirements

Non Functional Requirements


Primary/Alternate Flow

Primary/Alternate Flowכדאי לבנות את סעיף ה- •בצורה של טבלה

תגובת המערכתActorsפעילות ה-


תרגיל - ספריה

הספרייה משאילה ספרים לקוראים•

פרטי הספרים והקוראים רשומים במערכת•

הספרייה רוכשת מידי פעם ספרים חדשים. המערכת •אמורה לתמוך בניהול הספרים אבל לא בתהליך

הרכישה.

חלק מהספרים קיימים במספר עותקים•

עותקים של ספרים ישנים מוצאים מהספרייה אם הם •במצב גרוע )בתחילת כל חודש הספרן מפיק דו”ח מצב(

הספרן עובד מול הקוראים ומתחזק את המערכת•

כל קורא יכול לקבל מספר ספרים בו זמנית•


תרגיל - ספריה -המשך

כשקורא מבקש ספר שלא נמצא בספריה או נמצא •אצל קורא אחר הספרן מחליט אם להכניס את הקורא

לתור ממתינים.ניתן לבטל קורא מרשימת הממתינים בצורה יזומה.•ברגע שספר נרכש או מוחזר לספריה ויש עבורו תור •

ממתינים הקורא הראשון ברשימה מקבל הודעה מתאימה.

הספרן יכול להוסיף, לבטל, לעדכן נתונים של •הקוראים, הספרים והעותקים במערכת.

של ההשאלות, ההחזרות ותור הממתינים ההיסטוריה•נשמרת במערכת


Use Case Diagramמערכת ספריה –

Manage borrowers

Remove reservation

Manage books

Manage copies

Librarian

Scheduler

Lend book

<<include>>

Customer

Return book

Produce status report

Add reservation

Librarian


Conceptual Model

במערכתEntity Classesבשלב זה יש לאתר את ה- •

העיקרייםAttributes יש לאתר את ה- Classעבור כל •

ואת Operationsאין צורך להוסיף בשלב זה את ה- •Classesהקשרים בין ה-

יש לקבוע את השמות והטיפוסי Attributesעבור ה- •הכללייים בלבד


Conceptual Modelמערכת ספריה –

• Reader : id, firstName, lastName

• Title : isbn, name, author

• Copy : copyId, status

• Loan : loanDate, returnDate

• Reservation : reservationDate


Conceptual Model – מערכת ספריה

Borrowerid : Longname : Stringaddress : Address

CopycopyId : Integerstatus : char

LoanloanDate : DatereturnDate : Date

0..n

1

0..n

1

Has

0..*

1

may-be-loaned-in

Bookisbn : ISBNname : Stringauthor : StringlendingTime : Integer

0..n 10..n 1

Copy-of

ReservationreservationDate : Date

0..n

1

0..n

1

Has

0..*

1

may-be-reserved-in

0..*

1

0..*

1


Sequence Diagram

מבוא•

Sequence Diagramגרסה ראשונה של ה- •

Sequence Diagramדוגמה של •


Sequence Diagramמבוא ל-

Use Caseמתאר את הפעילויות בתוך •

מורכביםOperationsניתן לתאר באמצעותו גם •

מדגיש את גורם הזמן •

מציג את האינטראקציה בין האובייקטים•

למערכתActorsמציג את האינטראקציה בין ה- •

Sequence Diagramשלבים בבניית ה- •


Sequence Diagramגרסה ראשונה של ה-

: Librarian : LendBookForm

displayCustomers( )

selectCustomer( )

displayBooks( )

selectBook( )

registerLoan( )


Model-View-Controller Architecture• Separation between the "GUI", the data and

the business logic• The model layer

– Corresponds to the "real world". – Represents the Conceptual Model– Does not have any user interface element

• The view layer– Visible to the end user– Typically there is one view class for each

dialog/window in the GUI• The control layer

– Controls the interaction between the model and the view


Entity Classes

• Hold Information

• Eventually may be mapped to tables in the Detailed Design Phase

• Usually business entities that have meaning to the end user

• Usually found in the previous step )Conceptual Model(

• Corresponds to the MODEL layer of the MVC Architecture

Book


Boundary Classes• Lays on the boundary between the system and the outside

world

• Added to show the interaction with the user or another system

• Usually mapped to forms and windows of the application and interfaces to other applications

• In this phase, the purpose is to capture and document the interface requirements, not to show how the interface is implemented

• The implementation is dependent upon the application framework that is chosen later in the detailed design phase

• Corresponds to the VIEW layer of the MVC Architecture

LendBookForm


Control Classes

• Typically, one control class for a use case

• Manages the flow of events

• Manages the entity classes

• Middle layer between the boundary classes and the entity classes

• Corresponds to the CONTROLLER layer of the MVC Architecture

LendBookManager


MVCבצע השאלה – כולל

: Librarian : LendBookWindow : LendBookManager : Borrower : Book : Copy : Loan : Reservation

displayReaders( )

displayBooks( )

register( )

getReaderList( )getList( )

getBookList( )getList( )

getStatus( )

register( )

updateStatus( )

delete( )

Reserveation Found


Cohesionעקרונות ה- – A class is responsible for many things in different areas– A class is responsible for a too complex task in the same

area


Low Cohesion Problems

• Hard to comprehend

• Hard to reuse

• Hard to maintain

• Delicate: constantly effected by change


High Cohesion

• Assign a responsibility so that cohesion remains high

• Cohesion is a measure of how strongly related and focused the responsibilities of a class are

• A class with low cohesion does many unrelated things or does too much work


Employee- id- firstName- lastName- maritalStatus- role- birthDate- lastRole- numberOfChildern- lastOfficeBuilding- lastOfficefloor- lastOfficeRoomNumber- lastActiivityType- lastActivityDate- lastActivityPoints- lastActivityNumberOfPersons- lastBasicSalary- lastBasicTax- lastSalaryDate- numberOfSalaries- country- city- street- houseNumber- tel- mobile- previousFirstName- previousLastName- previousCountry- previousCity- previousStreet- previousHouseNumber- previousTel- previousMobile

+ manyOPerations()

Low Cohesion


Cohesionכלים לפתרון בעיות ה-

• Inheritance

• Aggregation

• Divide and Conquer


Couplingעקרונות ה-

• Coupling is a measure of how strongly one class is connected to, has knowledge of, or relies upon other classes


High Coupling Problems

• Harder to understand in isolation

• Harder to reuse because its use requires the additional presence of the classes it is dependent upon


High Coupling

A

C

E

B

F

G

J

D

I

H


• Assign a responsibility so that its placement does not increase the coupling

• Consider GOF Design Patterns

Couplingכלים לפתרון בעיות ה-


בעיה

Text

+ display()+ clear()

Client4

Triangle

+ draw()+ hide()

Client3 Rectangle

+ draw()+ hide()

Client1

Client2

Circle

+ draw()+ hide()


First Improvement

Triangle

+ draw()+ hide()

Rectangle

+ draw()+ hide()

Circle

+ draw()+ hide()

Shape

+ draw()+ hide()

Client1

Client2

Client3

Client4

Text



Second Improvement - Adapter

Triangle

+ draw()+ hide()

Rectangle

+ draw()+ hide()

Circle

+ draw()+ hide()

Text


Client4

Client3

Client2

Client1

Shape

+ draw()+ hide()

TextShape

+ draw()+ hide()

<<implements>>


Adapter

• Converts the interface of a class into another interface clients expect.

• Adapter lets classes work together that could not otherwise because of incompatible interfaces )GoF(


Object Adapter – General Solution

Target

+ request()

Adapter

+ request()

Adaptee

+ specificRequest()

Return adaptee.specificRequest)(


Object Adapter - Advantages

• The adapted object conforms exactly to the expected interface

• The Adaptee object is encapsulated and hidden from the client


Class Adapter – General Solution

Target

+ request()

Adaptee

+ specificRequest()

Adapter

+ request()

<<implements>>return specificRequest()


בעיה מסוג אחר

Client1

Client2

Client3

Font

TextType

TextLabel

TextSize

Client4

TextField


Facadeפתרון -

Client1

Client2

Client3

Client4

TextField

TextSize

TextLabel

TextType

TextFieldFacade

Font


Facade

• Provides a unified interface to a set of interfaces in a subsystem

• Defines a higher-level interface that makes the subsystem easier to use


Façade - General Solution

C2C3

C5 C6

C4

Client

C1

Facade

C7


Façade - Advantages

• The client is shielded from the subsystem components. This makes the system easier to use

• There is weak coupling between clients and subsystems

• Clients can still communicate directly with susbsystems if necessary


Pattern Category

• Creational

• Structural

• Behavioral


Creational Patterns

• Handle the instanciation process )how, when, and what objects are created(

• Handle the configuration of classes and objects• Allows a system to work with "product" objects

that vary in structure and functionality• Abstract Factory • Builder• Factory Method• Prototype• Singleton


Structural Patterns

• Handle the way classes and objects are used in larger structures, and separate interfaces from instanciation

• Adapter

• Bridge

• Composite

• Decorator

• Façade

• Flyweight

• Proxy


Behavioral Patterns• Handle algorithms and the division of responsibility

between objects, and dynamic interaction between classes and objects.

• Handle the communication between objects, not only structure

– Chain of Responsibility– Command– Interpreter– Iterator– Mediator– Memento– Observer– State– Strategy– Template Method– Visitor

Documents

1 8/2001כל הזכויות שמורות לד. מימון ייעוץ והדרכה במחשבים בע"מ Design Patterns למנתחי מערכות