Wzorce czynnościowe - Interpreter, Iterator, Odwiedzający, Pamiątka, Polecenie

Question 1

Wzorce czynnościowe - druga połowa

Answer 1

• interpreter
• iterator
• odwiedzający
• pamiątka
• polecenie

Question 2

Interpreter - nazwa

Answer 2

ang. interpreter

Question 3

Interpreter - typ

Answer 3

klasowy, czynnościowy

Question 4

Interpreter - Przeznaczenie

Answer 4

Zadaniem wzorca jest interpretacja poleceń innego języka. Użycie tego wzorca polega na zdefiniowaniu opisu gramatyki sformalizowanego języka interpretowanego i stworzenie dla niego interpretera, dzięki któremu będzie możliwe rozwiązanie danego problemu. Wzorzec ten implementuje swojego rodzaju parser, który konwertuje jedną reprezentację danych w inną

Question 5

Interpreter - Uzasadnienie

Answer 5

Złożone często występujące problemy, można zapisać za pomocą prostego języka, a następnie zbudować interpreter rozwiązujący problem za jego pomocą. Odpowiednim regułom służą klasy

Question 6

Interpreter - Warunki stosowania

Answer 6

Jeśli istnieje interpretowany język, a zdania z tego języka można przedstawić za pomocą drzewa składni abstrakcyjnej.
• prosta gramatyka (przy skomplikowanej, hierarchia klas staje się trudna w zarządzaniu)
• wydajność nie jest najważniejsza (wydajne tłumaczą na inną postać, np. wyr. regularne przekształcane są w maszyny stanowe)

Question 7

Interpreter – Elementy

Answer 7

• AbstractExpression
- obejmuje deklarację operacji Interpret wspólnej wszystkim węzłom
• TerminalExpression
- implementacja operacji Interpret, dla każdego symbolu końcowego należy utworzyć egzemplarz tej klasy
• NonterminalExpression
- dla każdej reguły w gramatyce trzeba utworzyć egzemplarz tej klasy, przechowuje zmienne egzemplarza typu AbstractExpression
• Context
- przechowuje informacje globalne interpretera
• Client
- tworzy drzewo składni abstrakcyjnej reprezentujące określone zadanie w języku zdefiniowanym przez gramatykę, wywołuje operację Interpret

Question 8

Interpreter – Współdziałanie elementów

Answer 8

• Klient tworzy (lub otrzymuje) zdanie jako drzewo składni abstrakcyjnej obejmujące egzemplarze klas NonterminalExpression i TerminalExpression. Następnie klient inicjuje kontekst i wywołuje operację Interpret.
• Każdy węzeł klasy NonterminalExpression definiuje operację Interpret w kategoriach operacji Interpret poszczególnych podwyrażeń. Operacja Interpret w każdej klasie TerminalExpression określa przypadek bazowy w rekurencji.
• Operacje Interpret w każdym węźle wykorzystują kontekst do zapisywania i pobierania stanu interpretera

Question 9

Interpreter – Konsekwencje

Answer 9

• • modyfikowanie i rozszerzanie gramatyki jest łatwe
• • implementowanie gramatyki także jest łatwe
• • zarządzanie złożonymi gramatykami jest trudne

Question 10

Interpreter – Implementacja

Answer 10

• Wzorzec interpreter nie określa jak tworzyć drzewa składni abstrakcyjnej.
• Można użyć wzorca pyłek do współużytkownika symboli końcowych.

Question 11

Interpreter – Powiązane wzorce

Answer 11

• Kompozyt - drzewo składni abstrakcyjnej to przykład zastosowania tego wzorca
• Pyłek - współużytkowanie symboli końcowych
• Iterator - można użyć do przechodzenia po strukturze
• Odwiedzający - do umieszczenia w jednej klasie zachowania każdego z węzłów kl. abstrakcyjnej

Question 12

Interpreter - przykład

Answer 12

Sposób zapisu wyrażeń arytmetycznych, w którym znak wykonywanej operacji umieszczony jest po operandach (zapis postfiksowy), a nie pomiędzy nimi jak w konwencjonalnym zapisie algebraicznym (zapis infiksowy).

Konwencjonalny zapis (2+3)*5 => ONP zapis 2 3 + 5

Question 13

Iterator - nazwa

Answer 13

ang. iterator

pol. kursor
ang. cursor

Question 14

Iterator - typ

Answer 14

obiektowy, czynnościowy

Question 15

Iterator - Przeznaczenie

Answer 15

Czynnościowy wzorzec projektowy, którego zadaniem jest zapewnienie sekwencyjnego dostępu do elementów zbioru bez ujawnienia jego implementacji wewnętrznej.

Pod pojęciem zbioru kryją się bardzo różne struktury danych, takie jak listy, kolejki, stosy, zbiory, mapy, tabele, itp.

Wzorzec ten ma na celu udostępnienie zunifikowanego interfejsu dostępowego do elementów tych struktur danych.

Question 16

Iterator - Uzasadnienie

Answer 16

• Obiekty zagregowane powinny umożliwiać dostęp do swoich elementów bez ujawniania wewnętrznej struktury.
• Można poruszać się po liście na różne sposoby, jednak bez rozbudowywania interfejsu klasy list.
• Możliwość uruchomienia kilku procesów poruszających się po liście w jednym czasie.

Question 17

Iterator - Warunki stosowania

Answer 17

• W celu uzyskania dostępu do zawartości obiektu zagregowanego bez ujawniania jego wewnętrznej reprezentacji.
• Aby umożliwić jednoczesne działanie wielu procesom przechodzenie po obiektach zagregowanych.
• Udostępnienie jednolitego interfejsu do poruszania się po różnych zagregowanych strukturach (czyli zapewnienie obsługi iteracji polimorficznej).

Question 18

Iterator - Elementy i współdziałanie

Answer 18

• Iterator:
- definiuje interfejs umożliwiający dostęp do elementów i przechodzenie po nich.
• Concretelterator:
- obejmuje implementację interfejsu klasy Iterator;
- śledzi bieżącą pozycję w czasie przechodzenia po agregacie.
• Aggregate:
- definiuje interfejs do tworzenia obiektów Iterator.
• ConcreteAggregate:
- obejmuje implementację interfejsu do tworzenia obiektów Iterator zwracającą egzemplarz odpowiedniej klasy Concretelterator.

Obiekt Concretelterator śledzi bieżący obiekt w agregacie i potrafi ustalić następny obiekt, do którego należy przejść.

Question 19

Iterator - Konsekwencje

Answer 19

• Umożliwienie zmiany sposobu przechodzenia po elemencie złożonym (agregacie) - zmiana algorytmu w trakcie przechodzenia.
• Uproszczenie interfejsu klasy Aggregate.
• Możliwość jednoczesnego działania więcej niż jednego procesu przechodzenia po elemencie złożonym.

Question 20

Iterator - Implementacja

Answer 20

• Który element ma sterować iterowaniem?
- Iterator zewnętrzny (aktywny) - iterator steruje
- Iterator wewnętrzny (pasywny) - klient steruje
• Gdzie zdefiniowany jest algorytm przechodzenia (agregat albo iterator)
• Czy jest niezawodny (modyfikacja agregtu)
• Minimalizacja interfejsu iteratora (First, Next, IsDone, CurrentItem > First, Item)

Question 21

Iterator - Powiązane wzorce

Answer 21

• Kompozyt - iteratory często stosuje się do struktur rekurencyjnych takich jak kompozyt.
• Metoda wytwórcza - iteratory polimorficzne korzystają z metod wytwórczych do generowania egzemplarzy odpowiednich podklas klasy Iterator.
• Pamiątka - iterator może korzystać z pamiątki do zapisywania stanu iteracji i wewnętrznie przechowuje pamiątkę.

Question 22

Odwiedzający - nazwa

Answer 22

ang. visitor

Question 23

Odwiedzający - typ

Answer 23

obiektowy, czynnościowy

Question 24

Odwiedzający - Przeznaczenie

Answer 24

Wzorzec projektowy, dzięki któremu mamy możliwość oddzielenia kodu implementującego algorytmy od obiektów, w których te algorytmy mają pracować.

Dzięki temu można w łatwy sposób dodać nowe rodzaje operacji na obiektach, nie dokonując większych zmian na tych obiektach, a jedynie dopisując nowe algorytmy w zewnętrznych klasach.

Question 25

Odwiedzający - Uzasadnienie

Answer 25

• Wprowadzony zostaje nowy typ obiektu Wizytator, którego zadaniem jest odwiedzenie każdego elementu w danej strukturze obiektów i wykonanie na nim konkretnych działań. Różne implementacje wizytatorów mogą wykonywać różne zadania, rozszerzając funkcjonalność struktury elementów bez ich wewnętrznej modyfikacji.

Question 26

Odwiedzający - Warunki stosowania

Answer 26

• Jeśli struktura obiektów obejmuje wiele klas o różnych interfejsach, a chcesz wykonywać na tych obiektach operacje zależne od ich klas konkretnych.
• Kiedy na obiektach z ich struktury trzeba wykonywać wiele różnych i niepowiązanych operacji, a chcesz uniknąć „zaśmiecania” klas tymi operacjami. Wzorzec Odwiedzający umożliwia przechowywanie powiązanych operacji razem przez zdefiniowanie ich w jednej klasie.
• Gdy klasy definiujące strukturę obiektów rzadko się zmieniają, ale często chcesz definiować nowe operacje dla tej struktury.

Question 27

Odwiedzający - Elementy i współdziałanie

Answer 27

• Visitor, czyli odwiedzający:
- obejmuje deklarację operacji Visit dla każdej klasy ConcreteElement ze struktury obiektów.
- Nazwa i sygnatura operacji określają klasę wysyłającą do odwiedzającego żądanie Visit. Umożliwia to odwiedzającym ustalenie klas konkretnego odwiedzanego elementu. Następnie odwiedzający może bezpośrednio uzyskać dostęp do elementu poprzez jego interfejs.
• ConcreteVisitor, czyli odwiedzający konkretny:
- obejmuje implementację wszystkich operacji zadeklarowanych w klasie Visitor. Każda operacja realizuje fragment algorytmu zdefiniowanego na potrzeby odpowiedniej klasy obiektu ze struktury. Klasa ConcreteVisitor udostępnia kontekst działania algorytmu i przechowuje jego lokalny stan. W stanie często akumulowane są wyniki w czasie przechodzenia po danej strukturze.
• Element
- definiuje operację Accept przyjmującą odwiedzającego jako argument.
• ConcreteElement
- obejmuje implementację operacji Accept przyjmującej odwiedzającego jako argument.
• ObjectStructure
- może wyliczać zapisane w niej elementy;
- może udostępniać wysokopoziomowy interfejs, który umożliwia odwiedzającym odwiedzenie elementów struktury;
- może być albo kompozytem, albo kolekcją, taką jak lista lub zbiór.

Question 28

Odwiedzający - Konsekwencje

Answer 28

• • Ułatwia dodawanie nowych operacji. Wzorzec ten sprawia, że można łatwo dodawać operacje zależne od komponentów złożonych obiektów.
• • Umożliwia połączenia powiązanych operacji i wyodrębnienia niepowiązanych. Powiązane zachowania nie są w omawianym wzorcu umieszczane w klasach definiujących strukturę obiektów. Zamiast tego znajdują się w odwiedzającym.
• • Utrudnia dodawanie nowych klas ConcreteElement.
• • Umożliwia odwiedzanie różnych hierarchii klas. Iterator pozwala odwiedzać obiekty w strukturze w czasie przechodzenia po nich przez wywoływanie ich operacji. Jednak iterator nie może działać dla różnych struktur obiektów z elementami innego typu.

Question 29

Odwiedzający - Implementacja

Answer 29

• Dla każdej struktury obiektów należy utworzyć klasę Visitor.
• W tej klasie abstrakcyjnej zadeklarowane są operacje VisitConcreteElement dla wszystkich Klas ConcreteElement definiujących strukturę obiektów.
• Każda operacja Visit w klasie Visitor ma argument określonego typu ConcreteElement, co umożliwia klasie Visitor bezpośredni dostęp do interfejsu danego typu.
• W klasach ConcreteVisitor każda operacja Visit jest przesłonięta i obejmuje implementacją specyficznego dla odwiedzającego zachowania dla odpowiedniej klasy ConcreteElement.

Question 30

Odwiedzający - Powiązane wzorce

Answer 30

• Kompozyt - odwiedzających można wykorzystać do zastosowania operacji dla struktury obiektów zdefiniowanej za pomocą wzorca Kompozyt.
• Interpreter - odwiedzającego można zastosować do przeprowadzenia interpretacji.

Question 31

Pamiątka - nazwa

Answer 31

ang. memento

pol. znacznik
ang. token

Question 32

Pamiątka - typ

Answer 32

obiektowy, czynnościowy

Question 33

Pamiątka - Przeznaczenie

Answer 33

Bez naruszania kapsułkowania rejestruje i zapisuje w zewnętrznej jednostce wewnętrzny stan obiektu, co umożliwia późniejsze przywrócenie obiektu według zapamiętanego stanu.

Question 34

Pamiątka - Uzasadnienie

Answer 34

Czasem trzeba zarejestrować stan obiektu. Jest to niezbędne przy implementowaniu punktów kontrolnych i mechanizmów cofania umożliwiających użytkownikom anulowanie operacji wykonanych na próbę lub przywrócenie stanu programu po wystąpieniu błędów.

Obsługa cofania działań w tej aplikacji nie jest tak prosta, jak się to może wydawać. Oczywisty sposób na anulowanie operacji polega na zapisaniu odległości, o którą przesunięto obiekt, i przeniesieniu go z powrotem o tę samą odległość. Jednak nie gwarantuje to, że wszystkie obiekty pojawią się w wyjściowych miejscach.

Question 35

Pamiątka - Warunki stosowania

Answer 35

• kiedy trzeba zachować obraz (części) stanu obiektu w celu jego późniejszego odtworzenia w tym stanie
• kiedy bezpośredni interfejs do pobierania stanu spowodowałby ujawnienie szczegółów implementacji i naruszenie kapsułkowania obiektu.

Question 36

Pamiątka - Elementy i współdziałanie

Answer 36

• Memento, czyli pamiątka:
- przechowuje wewnętrzny stan obiektu źródła.
- chroni dane przed dostępem przez obiekty inne niż źródło. Pamiątki mają w istocie dwa interfejsy. Zarządca widzi zawężony interfejs pamiątki i może jedynie przekazywać ją innym obiektom, natomiast źródło ma dostęp do pełnego interfejsu, umożliwiającego dostęp do wszystkich danych potrzebnych do przywrócenia swojego wcześniejszego stanu. W idealnych warunkach dostęp do wewnętrznego stanu pamiątki ma tylko źródło, które ją utworzyło.
• Originator, czyli źródło:
- tworzy pamiątkę obejmującą zapis wewnętrznego stanu źródła;
- korzysta z pamiątki do przywrócenia swojego wewnętrznego stanu.
• Caretaker (mechanizm cofania), czyli zarządca:
- odpowiada za zarządzanie pamiątką;
- nigdy nie manipuluje zawartością pamiątki ani jej nie sprawdza.

Zarządca żąda od źródła udostępnienia pamiątki, przechowuje ją przez określony czas i przekazuje z powrotem do źródła.

Question 37

Pamiątka - Konsekwencje

Answer 37

+ Zachowanie granic kapsułkowania. Pamiątka pozwala uniknąć udostępniania informacji, które trzeba zapisać poza źródłem, choć tylko ono powinno nimi zarządzać.
• - Korzystanie z pamiątek może być kosztowne. Pamiątki mogą powodować znaczące koszty, jeśli obiekty Originator muszą kopiować duże ilości informacji, które trzeba zapisać w pamiątce
• - Definiowanie zawężonego i pełnego interfejsu. W niektórych językach zagwarantowanie, że tylko źródło ma dostęp do stanu pamiątki, może okazać się trudne.
• - Ukryte koszty zarządzania pamiątkami. Zarządca odpowiada za usuwanie powiązanych z nim pamiątek. Nie wie jednak, jak rozbudowany jest stan zapisany w pamiątkach.

Question 38

Pamiątka - Implementacja

Answer 38

• Pomocne mechanizmy w języku. Pamiątki mają dwa interfejsy — pełny dla źródeł i zawężony dla pozostałych obiektów. W idealnych warunkach język użyty do implementacji powinien zapewniać dwa poziomy statycznej ochrony
• Zapisywanie przyrostowych zmian. Kiedy pamiątki są tworzone i przekazywane z powrotem do źródła w przewidywalnej kolejności, wtedy w klasie Memento wystarczy zapisać przyrostowe zmiany w wewnętrznym stanie źródła.

Question 39

Pamiątka - Powiązane wzorce

Answer 39

• Polecenie - polecenia mogą korzystać z pamiątek do zachowywania stanu na potrzeby operacji umożliwiających cofanie.
• Iterator - pamiątki można wykorzystać do iterowania w opisany wcześniej sposób.

Question 40

Polecenie - nazwa

Answer 40

ang. command

pol. akcja
ang. action

pol. transakcja
ang. transaction

Question 41

Polecenie - typ

Answer 41

obiektowy, czynnościowy

Question 42

Polecenie - Przeznaczenie

Answer 42

Czynnościowy wzorzec projektowy, przy pomocy którego żądanie wykonania czynności traktowane jest jako obiekt, nazywany poleceniem.

Obiekty takie rozszerzają wspólny interfejs, przy pomocy którego wykonują lub cofają dane polecenie. Zaletą stosowania tego wzorca jest zapewnienie większej elastyczności oraz możliwości rozszerzania aplikacji o nowe polecenia. Wadą natomiast jest konieczność tworzenia większej ilości obiektów.

Question 43

Polecenie - Uzasadnienie

Answer 43

Za pomocą obiektów Command można łatwo zaimplementować menu. W klasie Menu każda opcja to egzemplarz klasy Menultem. Klasa Application tworzy menu i opcje, a także pozostałe części interfejsu użytkownika. Ponadto klasa Application śledzi obiekty Document otworzone przez użytkownika.

Question 44

Polecenie - Warunki stosowania

Answer 44

• Do parametryzowania obiektów za pomocą wykonywanych działań (tak jak obiektów Menultem we wcześniejszym przykładzie).
• Do określania, kolejkowania i wywoływania żądania w różnych miejscach programu.
• Do umożliwiania cofania zmian. Operacja Execute obiektu Command może w samym poleceniu przechowywać stan potrzebny do anulowania efektów jej działania.
• Do obsługi rejestrowania zmian, aby można je ponownie przeprowadzić w przypadku awarii systemu.

Question 45

Polecenie - Elementy i współdziałani

Answer 45

• Command: - obejmuje deklarację interfejsu przeznaczonego do wykonywania operacji.
• ConcreteCommand: - definiuje powiązanie między obiektem Receiver i działaniem; - obejmuje implementację operacji Execute w postaci wywołania odpowiednich operacji obiektu Receiver.
• Client: - tworzy obiekt ConcreteCommand i określa powiązanego z nim odbiorcę.
• Invoker: - żąda obsłużenia żądania od polecenia.
• Receiver: - potrafi wykonać operacje potrzebne do obsłużenia żądania. Funkcję odbiorcy może pełnić dowolna klasa.

Klient tworzy obiekt ConcreteCommand i określa powiązanego z nim odbiorcę. Obiekt Invoker przechowuje obiekt ConcreteCommand. Obiekt Invoker zgłasza żądanie przez wywołanie operacji Execute obiektu polecenia. Jeśli polecenia można cofać, obiekt ConcreteCommand przed wykonaniem tej operacji zapisuje stan na potrzeby anulowania zmian. Obiekt ConcreteCommand wywołuje operacje odbiorcy, aby obsłużyć żądanie.

Question 46

Polecenie - Konsekwencje

Answer 46

• • Obiekt Command oddziela obiekt wywołujący operację od tego, który potrafi ją wykonać.
• • Polecenia to standardowe obiekty. Można nimi manipulować i rozszerzać je w taki sam sposób jak inne obiekty.
• • Polecenia można połączyć w polecenie złożone. Polecenia złożone są zwykle tworzone zgodnie z wzorcem Kompozyt
• • Dodawanie nowych obiektów Command jest proste, ponieważ nie wymaga modyfikowania istniejących klas.

Question 47

Polecenie - Implementacja

Answer 47

• Jak „inteligentne” powinno być polecenie? Polecenia mogą mieć bardzo zróżnicowane możliwości. Z jednej strony mogą jedynie definiować powiązanie między odbiorcą i działaniami potrzebnymi do obsłużenia żądania. Z drugiej strony mogą obejmować implementację wszystkich operacji i nie delegować żadnych zadań do odbiorcy
• Obsługiwanie cofania i powtarzania operacji. Polecenia mogą obsługiwać cofanie i powtarzanie operacji, jeśli udostępniają sposób na anulowanie skutków ich działania może to wymagać przechowywania dodatkowych informacji o stanie.

Question 48

Polecenie - Powiązane wzorce

Answer 48

• Do zaimplementowania poleceń złożonych można wykorzystać wzorzec Kompozyt.
• Wzorzec Pamiątka umożliwia zachowanie stanu potrzebnego poleceniu do cofnięcia efektów jego wykonania.
• Polecenie, które trzeba skopiować przed umieszczeniem w historii, działa jak Prototyp.