Wzorce kreacyjne

Question 1

Wzorce kreacyjne

Answer 1

• budowniczy
• fabryki
-> prosta fabryka*
-> metoda wytwórcza
-> fabryka abstrakcyjna
• prototyp
• singleton

Question 2

Budowniczy - nazwa

Answer 2

ang. builder

Question 3

Budowniczy - kategoria

Answer 3

obiektowy, konstrukcyjny

Question 4

Budowniczy - Przeznaczenie

Answer 4

Oddzielenie tworzenia złożonego obiektu od jego reprezentacji, dzięki czemu proces konstrukcji może prowadzić do powstawania różnych reprezentacji.

Question 5

Budowniczy - Uzasadnienie

Answer 5

Edytory dokumentów tekstowych powinny obsługiwać wiele formatów plików.

Liczba możliwości jest nie do określenia, powinna być możliwość dodania obsługi nowych rozszerzeń.

Question 6

Budowniczy - Warunki stosowania

Answer 6

• gdy istnieje potrzeba zbudowania złożonego obiektu (tzw. kompozytu)
-> NIE TWORZYĆ super klasy, łamie SOLID!
• jeśli algorytm tworzenia obiektu złożonego powinien być niezależny od składników tego obiektu i sposobu ich łączenia;
• kiedy proces konstrukcji musi umożliwiać tworzenie różnych reprezentacji generowanego obiektu;

Question 7

Budowniczy - Elementy

Answer 7

• Budowniczy (Builder):
- określa interfejs abstrakcyjny do tworzenia składników obiektu Product.

• KonkretnyBudowniczy (ConcreteBuilder):

• tworzy i łączy składniki produktu w implementacji interfejsu klasy Budowniczy;
• definiuje i śledzi generowane reprezentacje;
• udostępnia interfejs do pobierania produktów.

• Kierownik (Director):
- tworzy obiekt za pomocą interfejsu klasy Budowniczy.

• Produkt (Product):

• reprezentuje generowany obiekt złożony; klasa KonkretnyBudowniczy tworzy wewnętrzną reprezentację produktu i definiuje proces jej składania;
• obejmuje klasy definiujące składowe elementy obiektu, w tym inte`rfejsy do łączenia składowych w ostateczną postać obiektu.

Question 8

Budowniczy - Współdziałanie

Answer 8

• Klient tworzy Kierownika i konfiguruje go za pomocą odpowiedniego obiektu Budowniczy;
• w celu utworzenia części produktu, obiekt Kierownik wysyła powiadomienie do obiektu Budowniczy;
• obiekt Budowniczy obsługuje żądania obiektu Kierownik i dodaje części produktu;
• Klient pobiera produkt od obiektu Budowniczy.

Question 9

Budowniczy - Konsekwencje

Answer 9

• Możliwość zróżnicowania wewnętrznych struktur klas. Do produkcji służy interfejs abstrakcyjny, jego zmiana wymaga jedynie zdefiniowania obiektu Budowniczy nowego rodzaju.
• Duża skalowalność - dodawanie nowych reprezentacji obiektów jest uproszczone.
• Odizolowanie reprezentacji wewnętrznej od kodu tworzenia produktu (proces produkcyjny niezależny od elementów z których składa się obiekt).
• Każdy obiekt KonkretnyBudowniczy zawiera cały kod potrzebny do tworzenia i składania produktów odkreślonego rodzaju.
• Większa kontrola nad procesem tworzenia. Generowanie krok po kroku pod kontrolą Kierownika. Dopiero na koniec Kierownik odbiera od Budowniczego gotowy obiekt.
• Nieumiejętne używanie wzorca może spowodować nieczytelność kodu (jeden produkt może być tworzony przez zbyt wielu budowniczych).

Question 10

Budowniczy - Implementacja

Answer 10

Zwykle w implementacji znajduje się klasa abstrakcyjna Budowniczy obejmująca definicję operacji dla każdego komponentu, którego utworzenia może zażądać obiekt Kierownik. Domyślnie operacje te nie wykonują żadnych działań. W klasie KonkretnyBudowniczy przesłonięte są operacje komponentów, które klasa ta ma generować

Question 11

Prosta Fabryka - nazwa

Answer 11

ang. simple factory

antywzorzec(?)

Question 12

Prosta fabryka - Przeznaczenie

Answer 12

Często stosuje się prostą fabrykę, gdy chcemy wyodrębnić fragment odpowiedzialny za utworzenie konkretnego produktu do osobnej klasy

Question 13

Prosta Fabryka - Struktura

Answer 13

• może być statyczna,
• będzie tylko jedna,
• podajemy jej typ obiektu, który ma stworzyć, a ona w środku ma switch case, które tworzą konkretne obiekty

Jako że łamie trochę SOLIDa często uważana za antywzorzec → kiedy chcemy dodać przypadek w wielu miejscach musimy robić zmiany (enum, switch case, klasa obiektu)

Question 14

Metoda wytwórcza - nazwy

Answer 14

ang. factory method

pol. konstruktor wirtualny
ang. virtual constructor

Question 15

Metoda wytwórcza - kategoria

Answer 15

klasowy,

konstrukcyjny

Question 16

Metoda wytwórcza - Przeznaczenie

Answer 16

Określa interfejs do tworzenia obiektów, przy czym umożliwia podklasom wyznaczenie klasy danego obiektu. Metoda wytwórcza umożliwia klasom przekazanie procesu tworzenia egzemplarzy podklasom.

Question 17

Metoda wytwórcza - Uzasadnienie

Answer 17

• W systemach/programach klasy abstrakcyjne służą do definiowania i podtrzymywania relacji między obiektami.
• Ponieważ określona podklasa klasy Document, której egzemplarz należy utworzyć, jest specyficzna dla aplikacji, w klasie Application nie można z góry ustalić rodzaju tej podklasy. Klasa Application potrafi jedynie określić, kiedy należy utworzyć nowy dokument, a nie jakiego rodzaju powinien on być. Stawia nas to przed dylematem — platforma musi tworzyć egzemplarze klas, ale ma informacje tylko o klasach abstrakcyjnych, których egzemplarzy wygenerować nie może.
• Rozwiązaniem jest zastosowanie wzorca Metoda wytwórcza. Pozwala on zakapsułkować informacje o tym, którą podklasę klasy Document należy utworzyć i zapisać te dane poza platformą.

Question 18

Metoda wytwórcza - Warunki stosowania

Answer 18

• Kiedy w danej klasie nie można z góry ustalić klasy obiektów, które trzeba utworzyć.
• Jeśli programista chce, aby to podklasy danej klasy określały tworzone przez nią obiekty.
• Jeżeli klasy delegują zadania do jednej z kilku podklas pomocniczych, a programista chce zapisać w określonym miejscu informacje o tym, która z tych podklas jest delegatem.

Question 19

Metoda wytwórcza - Elementy

Answer 19

• Produkt (Product):
- definiuje interfejs obiektów generowanych przez metodę wytwórczą.
• KonkretnyProdukt (ConcreteProduct):
- obejmuje implementację interfejsu klasy Produkt.
• Wytwórca (Creator):
- obejmuje deklarację metody wytwórczej zwracającej obiekty typu Produkt;
- w obiekcie Wytwórca można też zdefiniować implementację domyślną metody fabrycznej, zwracającą domyślny obiekt KonkretnyProdukt;
- może wywoływać metodę wytwórczą [np. stwórz()] w celu wygenerowania obiektu Produkt.
• KonkretnyWytwórca (ConcreteCreator):
- przesłania metodę wytwórczą, tak aby zwracała egzemplarz klasy KonkretnyProdukt.

Question 20

Metoda wytwórcza - Współdziałanie

Answer 20

Klasa Kreator działa na podstawie założenia, że w jej podklasach zdefiniowana jest metoda wytwórcza zwracająca egzemplarz odpowiedniej klasy KonkretnyProdukt.

Question 21

Metoda wytwórcza - Konsekwencje

Answer 21

Metoda wytwórcza eliminuje konieczność wiązania klas specyficznych dla aplikacji z kodem, W kodzie używany jest tylko interfejs klasy Product, dlatego działać w nim będzie dowolna zdefiniowana przez użytkownika klasa ConcreteProduct.
• Zapewnienie punktów zaczepienia dla podklas
• Połączenie równoległych hierarchii klas.
• Niezależność od konkretnych implementacji zasobów oraz procesu ich tworzenia.
• Wzorzec hermetyzuje proces tworzenia obiektów, zamykając go za ściśle zdefiniowanym interfejsem.
• Spójność produktów – w sytuacji, gdy pożądane jest, aby produkty były z określonej rodziny

Question 22

Metoda wytwórcza - Implementacja - Odmiany

Answer 22

• utworzenie klasy Kreator jako klasy abstrakcyjnej i pominięcie w niej implementacji zadeklarowanej metody wytwórczej
• utworzenie klasy Kreator jako klasy konkretnej i umieszczenie w niej domyślnej implementacji metody wytwórczej. Można też utworzyć klasę abstrakcyjną z definicją implementacji domyślnej, jednak jest to rzadziej stosowane rozwiązanie.
• Sparametryzowane metody wytwórcze.

Question 23

Utworzenie klasy Kreator jako klasy abstrakcyjnej i pominięcie w niej implementacji zadeklarowanej metody wytwórczej

Answer 23

w podklasie trzeba zdefiniować implementację, ponieważ nie istnieje przydatna implementacja domyślna. Pozwala to rozwiązać problem tworzenia egzemplarzy nieprzewidzianych klas.

Question 24

Utworzenie klasy Kreator jako klasy konkretnej i umieszczenie w niej domyślnej implementacji metody wytwórczej

Answer 24

umieszczenie metody wytwórczej w konkretnej klasie Kreator służy przede wszystkim zwiększeniu elastyczności. Podejście to jest zgodne z następującą zasadą: „Twórz obiekty za pomocą odrębnej operacji, aby można przesłonić sposób ich generowania podklasach”. Ta reguła gwarantuje, że projektanci podklas będą mogli w razie potrzeby zmienić klasę obiektów generowanych przez klasę nadrzędną.

Question 25

Sparametryzowane metody wytwórcze

Answer 25

Inna odmiana wzorca umożliwia metodom wytwórczym generowanie produktów wielu rodzajów. Metoda wytwórcza przyjmuje wtedy parametr określający rodzaj generowanego obiektu. Wszystkie obiekty tworzone przez taką metodę wytwórczą będą miały wspólny interfejs klasy Product.

Question 26

Fabryka abstrakcyjna

Answer 26

ang. abstract factory

pol. zestaw
ang. kit

Question 27

Fabryka abstrakcyjna - kategoria

Answer 27

obiektowy,

konstrukcyjny

Question 28

Fabryka abstrakcyjna - Przeznaczenie

Answer 28

Udostępnia interfejs do tworzenia rodzin powiązanych ze sobą lub zależnych od siebie obiektów bez określania ich klas konkretnych.

Question 29

Fabryka abstrakcyjna - Uzasadnienie

Answer 29

Aplikacja generująca plik w zależności od używanej platformy/obsługiwanych technologii – html/pdf, html5/flash

Question 30

Fabryka abstrakcyjna - Warunki stosowania

Answer 30

• Kiedy system powinien być niezależny od sposobu tworzenia, składania i reprezentowania jego produktów.
• Jeśli system należy skonfigurować za pomocą jednej z wielu rodzin produktów.
• Jeżeli powiązane obiekty-produkty z jednej rodziny są zaprojektowane do wspólnego użytku i trzeba wymusić jednoczesne korzystanie z tych obiektów.
• Kiedy programista chce udostępnić klasę biblioteczną produktów i ujawnić jedynie ich interfejsy, a nie implementacje.

Question 31

Fabryka abstrakcyjna - Elementy i współdziałanie

Answer 31

• FabrykaAbstrakcyjna (AbstractFactory):
- obejmuje deklarację interfejsu z operacjami tworzącymi produkty abstrakcyjne.

• KonkretnaFabryka (ConcreteFactory):
- obejmuje implementację operacji tworzących produkty konkretne.

• ProduktAbstrakcyjny (AbstractProduct):
- obejmuje deklarację interfejs dla produktów określonego typu.

• ProduktKonkretny (ConcreteProduct):

• definiuje obiekt-produkt tworzony przez odpowiadającą mu fabrykę konkretną;
• obejmuje implementację interfejsu klasy ProduktAbstrakcyjny.

• Klient (Client):
- korzysta jedynie z interfejsów zadeklarowanych w klasach FabrykaAbstrakcyjna i ProduktAbstrakcyjny

Question 32

Fabryka abstrakcyjna - Elementy i współdziałanie

Answer 32

• W czasie wykonywania programu powstaje zwykle jeden egzemplarz klasy KonkretnaFabryka. Ta fabryka tworzy obiekty-produkty o określonej implementacji. Aby wygenerować różne obiekty-produkty, Klienty muszą użyć odmiennych Fabryk Konkretnych.
• Klasa FabrykaAbstrakcyjna przekazuje tworzenie obiektów-produktów do swojej podklasy KonkretnaFabryka.

Question 33

Fabryka abstrakcyjna - Konsekwencje

Answer 33

• Izoluje klasy konkretne.
• Ułatwia zastępowanie rodzin produktów.
• Ułatwia zachowanie spójności między produktami.
• Utrudnia dodawanie obsługi produktów nowego rodzaju.

Question 34

Fabryka abstrakcyjna - Implementacja

Answer 34

• Fabryki jako singletony. W aplikacji zwykle potrzebny jest tylko jeden egzemplarz klasy KonkretnaFabryka na każdą rodzinę produktów.
• Tworzenie produktów. Klasa FabrykaAbstrakcyjna obejmuje jedynie deklarację interfejsu do tworzenia produktów. To podklasy ProduktKonkretny odpowiadają za ich generowanie. Choć taka implementacja jest prosta, wymaga przygotowania dla każdej rodziny produktów nowej podklasy konkretnej reprezentującej fabrykę, nawet jeśli różnice między poszczególnymi rodzinami są niewielkie.
• Definiowanie rozszerzalnych fabryk. W klasie FabrykaAbstrakcyjna zwykle zdefiniowane są różne operacje dla wszystkich rodzajów produktów generowanych przez tę klasę. Dodanie produktu nowego rodzaju wymaga zmodyfikowania interfejsu klasy FabrykaAbstrakcyjna i wszystkich klas od niego zależnych.

Question 35

Prototyp - nazwy

Answer 35

ang. prototype

Question 36

Prototyp - kategorie

Answer 36

obiektowy, konstrukcyjny

Question 37

Prototyp - Przeznaczenie

Answer 37

Określa na podstawie prototypowego egzemplarza rodzaje tworzonych obiektów i generuje nowe
obiekty przez kopiowanie tego prototypu.

Question 38

Prototyp - Uzasadnienie

Answer 38

Można zbudować edytor partytur przez dostosowanie ogólnej platformy do tworzenia edytorów graficznych i dodanie nowych obiektów reprezentujących nuty, pauzy i pięciolinie. Platforma do tworzenia edytorów może udostępniać paletę narzędzi do dodawania takich obiektów muzycznych do partytury. W palecie mogą znaleźć się też narzędzia do zaznaczania i przenoszenia tych obiektów oraz manipulowania nimi.

Question 39

Prototyp - Warunki stosowania

Answer 39

• klasy tworzonych egzemplarzy są określane w czasie wykonywania programu (na przykład przez dynamiczne wczytywanie)
• programista chce uniknąć tworzenia hierarchii klas fabryk odpowiadającej hierarchii klas produktów
• egzemplarze klasy mogą przyjmować jeden z niewielu stanów; wygodniejsze może wtedy okazać się dodanie odpowiedniej liczby prototypów i klonowanie ich zamiast ręcznego tworzenia egzemplarzy klasy (za każdym razem z właściwym stanem).

Question 40

Prototyp - Elementy

Answer 40

• Prototyp (Prototype):
- obejmuje deklarację interfejsu do klonowania.
• KonkretnyPrototyp (ConcretePrototype):
- obejmuje implementację procesu klonowania.
• Klient (Client):
- tworzy nowy obiekt przez zażądanie od prototypu sklonowania się.

Question 41

Prototyp - Współdziałanie

Answer 41

Klient żąda od prototypu, aby ten się sklonował.

Question 42

Prototyp - Konsekwencje

Answer 42

• Możliwość dodawania i usuwania produktów w czasie wykonywania programu.
• Możliwość określania nowych obiektów przez zmianę wartości.
• Możliwość określania nowych obiektów przez modyfikowanie struktury
• Zmniejszenie liczby podklas.
• Możliwość dynamicznego konfigurowalna aplikacji za pomocą klas
• Wzorzec Prototyp można stosować w sytuacjach, gdy tworzona jest duża liczba obiektów tego samego typu. Stosuje się go głównie w celach optymalizacji, gdyż klonowanie obiektu jest szybsze niż jego stworzenie.

Question 43

Prototyp - Implementacja

Answer 43

• Implementowanie operacji Clone.
Najtrudniejszym aspektem stosowania wzorca Prototyp jest właściwe zaimplementowanie operacji Clone. Jest to szczególnie skomplikowane, jeśli struktury obiektu obejmują referencje cykliczne.

Większość języków udostępnia pewne mechanizmy do klonowania obiektów. Język C++ udostępnia konstruktor kopiujący (konstruktor, który przyjmuje referencję do obiektu swojego typu i tworzy identyczny obiekt). Jednak mechanizmy te nie rozwiązują problemu płytkiego i głębokiego kopiowania związanego z tym czy klonowanie obiektu spowoduje skopiowanie zmiennych egzemplarza, czy klon i oryginał będą jedynie współużytkować te zmienne. Płytka kopia jest prosta i zwykle wystarczająca. Domyślny konstruktor kopiujący w języku C++ przeprowadza kopiowanie po szczególnych składowych, co oznacza, że wskaźniki będą współużytkowane przez kopii i oryginał. Jednak klonowanie prototypów o złożonych strukturach zwykle wymaga utworzenia głębokiej kopii, ponieważ klon i oryginał muszą być niezależne od siebie. Dlatego trzeba zagwarantować, że komponenty klonu to kopie komponentów prototypu. Klonowanie wymaga zadecydowania, co (jeśli cokolwiek) będzie współużytkowane.

Question 44

Singleton - nazwa

Answer 44

ang. singleton

Question 45

Singleton - kategoria

Answer 45

obiektowy, konstrukcyjny

Question 46

Singleton - Przeznaczenie

Answer 46

Gwarantuje, że klasa będzie miała tylko jeden egzemplarz i zapewnia globalny dostęp do niego.

Question 47

Singleton - Uzasadnienie

Answer 47

W przypadku niektórych klas ważne jest, aby miały one tylko jeden egzemplarz. Choć w systemie może działać wiele drukarek, powinien znajdować się w nim tylko jeden program buforujący drukowania. Potrzebny jest tylko jeden system plików i menedżer okien, filtr cyfrowy powinien mieć tylko jeden konwerter analogowy-cyfrowy, a system rozliczeniowy powinien być przeznaczony do obsługi tylko jednej firmy

Question 48

Singleton - Warunki stosowania

Answer 48

• Jeśli musi istnieć dokładnie jeden egzemplarz klasy dostępny klientom w znanym miejscu.
• Kiedy potrzebna jest możliwość rozszerzania jedynego egzemplarza przez tworzenie podklas, a Klienty powinny móc korzystać ze wzbogaconego egzemplarza bez konieczność wprowadzania zmian w ich kodzie.

Question 49

Singleton - Elementy i współdziałanie

Answer 49

• definiuje operację getInstance() umożliwiającą klientom dostęp do niepowtarzalnego egzemplarza klasy; Instance to operacja statyczna (statyczna funkcja składowa w języku C++);
• może odpowiadać za tworzenie własnego niepowtarzalnego egzemplarza.

Question 50

Singleton - Współdziałanie

Answer 50

• Klienty mogą uzyskać dostęp do egzemplarza klasy Singleton wyłącznie poprzez operację getInstance() z tej klasy.

Question 51

Singleton - Konsekwencje

Answer 51

• Zapewnia kontrolę dostępu do jedynego egzemplarza -> Ponieważ klasa Singleton kapsułkuje swój jedyny egzemplarz, można w niej ściśle kontrolować, w jaki sposób i kiedy klienci mogą uzyskać do niego dostęp.
• Pozwala zmniejszyć przestrzeń nazw -> Wzorzec Singleton jest ulepszeniem w porównaniu do zmiennych globalnych. Pozwala uniknąć zaśmiecania przestrzeni nazw zmiennymi globalnymi przechowującymi jedyne egzemplarze.
• Umożliwia dopracowywanie operacji i reprezentacji -> Można tworzyć podklasy klasy Singleton, a ponadto łatwo jest skonfigurować aplikację za pomocą egzemplarza takiej rozszerzonej klasy. Potrzebną do tego klasę można podać w czasie wykonywania programu.
• Umożliwia określenie dowolnego limitu liczby egzemplarzy -> Omawiany wzorzec umożliwia łatwą zmianę podejścia i zezwolenie na tworzenie więcej niż jednego egzemplarza klasy Singleton. Ponadto to samo rozwiązanie można zastosować do kontrolowania liczby egzemplarzy używanych w aplikacji. Trzeba wtedy zmodyfikować jedynie operację, która zapewnia dostęp do egzemplarza klasy Singleton.
• Tworzenie nowej instancji zachodzi dopiero przy pierwszej próbie użycia.
• Brak elastyczności, ponieważ już na poziomie kodu, na „sztywno” określana jest liczba instancji klasy.

Question 52

Singleton - Implementacja

Answer 52

Zapewnianie niepowtarzalności egzemplarza. We wzorcu Singleton jedyny egzemplarz jest zwykłym egzemplarzem klasy, jednak jest ona napisana tak, aby można utworzyć tylko ten egzemplarz. Standardowe rozwiązanie polega na ukryciu operacji tworzącej egzemplarz w operacji statycznej (czyli statycznej funkcji składowej lub metodzie statycznej), która gwarantuje, że może powstać tylko jeden egzemplarz danej klasy. Ta operacja ma dostęp do zmiennej przechowującej ów egzemplarz, a zanim zwróci jej wartość, upewnia się, że zmienna została zainicjowania za pomocą niepowtarzalnego egzemplarza. To podejście gwarantuje, że singleton zostanie utworzony i zainicjowany przed jego pierwszym użyciem