Национальный исследовательский институт

Московский Энергетический Институт (Технический Университет)

Институт автоматики и вычислительной техники

Кафедра Прикладной математики

Лабораторная работа №2

по дисциплине:

Проектирование крупных распределенных программных систем и баз данных

тема: «Реализация шаблона проектирования»

Выполнил:

Бочаров Иван Андреевич

Проверил:

к.т.н., доц. Куриленко Иван Евгеньевич

Москва

2012 г.

Шаблон проектирования «Неизменяемый объект»

Категория шаблона

Данный шаблон относится к категории фундаментальных.

Описание

Неизменяемый объект - это такой объект, чье внешнее видимое состояние не может измениться после его создания. 

Примером таких объектов могут служить строки в Java, C#, VB.NET и Python. Так, операции изменения строки приводят к созданию нового объекта строки и разрушению старого.

Уместность применения

Данный шаблон следует применять, если нет необходимости в частом изменении данных объекта.

Неизменяемые классы идеальны для представления значения абстрактных типов данных, таких как числа, перечислимые типы или цвета. Основные числовые классы в библиотеке классов Java, такие как Integer, Long и Float - неизменяемые, так же как и стандартные числовые типы, такие как BigInteger и BigDecimal. Классам для представления сложных чисел или рациональных чисел произвольной точности лучше обладать неизменяемостью. В зависимости от вашего приложения даже абстрактные типы, которые содержат много дискретных значений, таких как векторы или матрицы, могли бы применяться как неизменяемые классы.

Преимущества, достигаемые при применении шаблона

Неизменяемые классы при правильном использовании могут значительно упростить программирование. Они могут находиться только в одном состоянии, поэтому, если они правильно сконструированы, они никак не могут быть в несогласованном состоянии. Можно:

• свободно делать общими и кэшировать ссылки на неизменяемые объекты без необходимости копировать или клонировать их;

• кэшировать их поля или результаты их методов, не беспокоясь о том, что значения устареют или станут несогласованными с остальными состояниями объекта;

• из неизменяемых классов обычно получаются лучшие map key

Недостатки шаблона

Зачастую неизменяемость объектов приводит к тому, что, вместо того, чтобы внести малое, локальное изменение в объект, приходится создавать его копию. В некоторых случаях это выглядит довольно странно и может стать узким местом в производительности системы. По этой причине часто в библиотеках присутствует и изменяемая альтернатива неизменяемому объекту (StringBuilder и String в языке C#, например).

Детали реализации

ImmutableObject.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace Patterns

{

public class ImmutableObject

{

readonly int int_field;

readonly List names;

public ImmutableObject(int field, List names) {

this.int_field = field;

this.names = names;

}

public int IntegerField {

get { return this.int_field; }

}

public List Names {

get { return new List(this.names); }

}

}

}

}

Program.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

using Patterns;

namespace ImmutableObjectTest

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

ImmutableObject ImmutableObj = new ImmutableObject(10, new List(new string[]{"John","Anthony","Michael","Chad"}));

Console.WriteLine(ImmutableObj.IntegerField.ToString());

Console.WriteLine("RHCP:");

foreach (string name in ImmutableObj.Names) {

Console.WriteLine(name);

}

ImmutableObj.Names[2] = "Toast";

Console.WriteLine("RHCP:");

foreach (string name in ImmutableObj.Names)

{

Console.WriteLine(name);

}

Console.ReadLine();

}

}

}

UML-диаграмма классов

Диаграмма последовательностей

Использованная литература

1. http://www.ibm.com/developerworks/ru/library/j-jtp02183/index.html

Шаблон делегирования

Категория шаблона

Данный шаблон относится к категории фундаментальных.

Описание

Шаблон делегирования - это способ, которым объект внешне выражает некоторое поведение, но в реальности передаёт ответственность за выполнение этого поведения связанному объекту.

Уместность применения

Преимущества, достигаемые при использовании этого шаблона

• Применение данного шаблона делает объекты более легкими для понимания, разработки и поддержки

• Обычно приложение, в котором так или иначе используется данный паттерн, имеет меньший размер по сравнению с аналогичным приложением, данный паттерн не использующим

• Обычно требуется меньшее количество документации

• В приложении, которое использует данный паттерн, снижена вероятность встречаемости бага

Недостатки шаблона

• Применение данного шаблона увеличивает количество передаваемых сообщений между объектами приложения

• В некоторых случаях применение шаблона может вызвать неоправданное увеличение числа объектов в системе

Детали реализации

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace Patterns

{

public interface IFunctionality {

void Function();

void AnotherFunction();

}-

class Delegating : IFunctionality {

public void Function() { Console.WriteLine("Called Function from Delegating!"); }

public void AnotherFunction() { Console.WriteLine("Called AnotherFunction from Delegating!"); }

}

class AnotherDelegating : IFunctionality {

public void Function() { Console.WriteLine("Called Function from AnotherDelegating!"); }

public void AnotherFunction() { Console.WriteLine("Called AnotherFunction from AnotherDelegating!"); }

}

public class DelegationObject

{

IFunctionality TEST;

public void Function() { TEST.Function(); }

public void AnotherFunction() { TEST.AnotherFunction(); }

public void ToDelegating() { if (!(TEST is Delegating)) TEST = new Delegating(); }

public void ToAnother() { if (!(TEST is AnotherDelegating) )TEST = new AnotherDelegating(); }

public DelegationObject() {

TEST = new Delegating();

}

}

}

UML-диаграмма классов

Диаграмма последовательностей

Использованная литература

1. http://people.scs.carleton.ca/~deugo/papers/foundation.pdf

Маркерный интерфейс

Категория шаблона

Данный шаблон относится к категории фундаментальных.

Описание

Маркерный интерфейс – шаблон, который используется в языках программирования, которые могут предоставить информацию о типе объекта во время выполнения. Этот шаблон предоставляет способ, которым можно связать метаданные с классом, если языком программирования не предусмотрена такая возможность.

Уместность применения

Данный шаблон используют, когда необходимо показать, что какая-то часть класса обладает особым поведением.

Примером подобного интерфейса может служить интерфейс Serializable в Java. Класс реализует этот интерфейс, чтобы показать, что его члены могут быть записаны в ObjectOutputStream.

Преимущества применения данного шаблона

Легко проверить, обладает ли объект неким особым поведением при помощи динамической проверки типов (“obj is IMarker”). Кроме этого, маркерные интерфейсы упрощают функциональное расширение и добавление неких данных в будущем – достаточно лишь превратить маркерный интерфейс в «полноценный».

Недостатки шаблона

Основной проблемой является тот факт, что интерфейс в некотором роде является соглашением с классом о реализации некоторой функциональности. При этом, к сожалению, отменить это соглашение невозможно для подклассов. В приведенном примере, чтобы сделать один из подклассов несериализуемым, придется явно бросать исключение NotSerializableException.

Детали реализации

IMarker.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace Patterns

{

public interface IMarker

{

}

}

Marker.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace Patterns

{

class Marker: IMarker

{

int field;

public Marker() { }

public Marker(int field) { this.field = field; }

}

}

Program.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

using Patterns;

namespace MarkerInterface

{

class Program

{

static void Main(string[] args)

{

Marker a = new Marker();

if (a is IMarker) {

Console.WriteLine("This object implements marker interface!");

}

}

}

}

UML-диаграмма классов

Диаграмма последовательностей

Использованная литература

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Marker_interface_pattern

Контейнер свойств

Категория шаблона

Данный шаблон относится к категории фундаментальных.

Описание

Функция шаблона «Контейнер свойств» состоит в том, чтобы приложение, уже построенное и развернутое, могло динамически расширяться.

Уместность применения

Данный шаблон хорошо подходит для определенных типов приложений.

Преимущества применения данного шаблона

Применение шаблона позволяет расширять при необходимости классы приложения, добавляя в них дополнительные данные. Так, использование шаблона дает нам механизм для динамического расширения объекта свойствами во время выполнения.

Недостатки шаблона

Интерфейс класса описывает его содержимое не полностью, поэтому при добавлении свойств приходится дополнительно модифицировать классы, которые используют этот контейнер. Зачастую применение этого шаблона влечет проблемы при необходимости сериализации объекта.

Детали реализации

IPropertyContainer.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace Patterns

{

public interface IPropertyContainer

{

void SetProperty(string name, object value);

void RemoveProperty(string name);

object GetProperty(string name);

List GetAllPropertiesNames();

}

}

PropertyContainer.cs

using System;

using System.Collections.Generic;

using System.Linq;

using System.Text;

namespace Patterns

{

public abstract class PropertyContainer:IPropertyContainer

{

protected Dictionary Properties;

public PropertyContainer() {

Properties = new Dictionary();

}

public PropertyContainer(Dictionary prop) {

this.Properties = prop;

}

public void SetProperty(string key, object value) {