Mit Design Patterns Entwicklungszeit einsparen

Mit Design Patterns Entwicklungszeit einsparen

Die wichtigsten Elemente für Entwurfsmustern, mit denen Sie standardisierte Software-Strukturen einfach wiederverwerten können.

Bei der objektorientierten Entwicklung von Software-Architektur und Software-Design sowie der objektorientierten Programmierung (OOP) einer strukturierten Software-Entwicklungsmethode stößt man immer wieder auf ähnliche Aufgaben und Probleme. Der Einsatz von wiederverwendbaren Entwurfsmustern (praxisbewährten Lösungsschablonen) kann dabei einen sich wiederholenden Software-Programmieraufwand verhindern.

Mit dieser Methode lassen sich Entwicklungszeit einsparen und Fehler vermeiden, die bei einer doppelten Programmierung auftreten könnten.

Die wichtigsten für den Einsatz von Entwurfsmustern (Design Patterns)

  • Höherer Grad der Wiederverwendung von Software
  • Dokumentation von vorhandenen und erprobten modularen Lösungsansätzen
  • Reduktion der Softwareentwurfs- und Programmierzeit
  • Durch Anpassung lässt sich das Einsatzgebiet der Entwurfsmuster auf das konkrete Problem adaptieren.
  • Verbesserung der Software-Verständlichkeit

Eine Beschreibung eines Entwurfsmusters sollte folgende Elemente enthalten:

Name des Entwurfsmusters
Bestehend aus ein bis zwei Begriffen, die als Handler für die Beschreibung des Problems stehen.

Beschreibung des Entwurfsproblems und dessen Kontext
Enthält die Information, wann und wo dieses Entwurfsmuster eingesetzt werden sollte (Intention/ Motivation/ Applikation des Design Pattern). Es erklärt die Problemstellung und dessen Kontext, wie z.B. die Beschreibung des Design-Problems und eine Liste der Bedingungen, die für eine sinnfällige Anwendung erfüllt sein müssen.

Lösungsbeschreibung des Entwurfsmusters
Enthält eine Auflistung der Elemente (z.B. Klassen und Objekte) und wie deren Anordnung aussehen kann, den Entwurf, die Beziehungen zu anderen Elementen, die Verantwortlichkeiten (z.B. bei einem Architekturentwurf) und die Zusammenarbeit. Diese Beschreibung sollte einen allgemein anwendbaren Ansatz des Entwurfsmusters darstellen.

Ergebnisbeschreibung und Bewertung (Konsequenz(en)) der Anwendung des Entwurfsmusters
Dient der Evaluierung von Kosten und Nutzen dieses Patterns. Sie informiert z.B. über den Speicher- und Zeitaufwand und kann für eine Abschätzung der Ressourcennutzung von CPU-Zeit vs. Speicheraufwand verwendet werden.

Entwurfsmuster lassen sich zu einer Gruppe zusammenfassen, für die diese Methode bei der Erstellung der Software-Architektur und die objektorientierten Programmierung (OOP) eingesetzt werden können. Je nach Problemstellung ist das passende Softwaredesign aus der passenden Entwurfsfamilie auswählbar.

Typische Entwurfsfamilien

Erzeugendes Muster (Creational Design Pattern)
befasst sich mit der Objekt-Erzeugung.

Strukturelles Muster (Structural Design Pattern)
beschreibt die Komposition von Klassen und Objekten.

Verhaltensmuster (Behavioral Design Pattern)
beschreibt die interaktive Kommunikation zwischen Objekten, das generische/ individuelle Verhalten eines Objektes und die Verteilung der Verantwortlichkeiten.

Der Geltungsbereich des Entwurfsmusters definiert deren Anwendung:

  • Klassen oder
  • Objekte
  • Modul

Zielplattform von Entwurfsmustern (Design Pattern)

Entwurfsmuster können auf verschiedenen Plattformen angewendet werden:

  • PC-basierende Systeme
  • Embedded-Systeme

Bei eingebetteten Systemen (z.B. Prozess-Steuerungssoftware, die in Mikrocontrollern mit Realzeit-Anforderungen abgearbeitet wird) ist ein wichtiger Aspekt beim Einsatz der Entwurfsmuster der Ressourcen-Verbrauch in Form von CPU-Rechenzeit und dem dazu benötigtem Speicherplatz (Programm- und Datenspeicher).

Liste von Entwurfsmustern (Design Pattern)

Erzeugungsmuster

  • Entwurfsmuster Fabrikmethode (Factory Method Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Abstrakte Fabrik (Abstract Factory Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Prototyp (Prototype Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Singleton (Singleton Design Pattern)

Strukturmuster

  • Entwurfsmuster Adapter (Adapter Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Dekorierer (Decorator Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Proxy (Proxy Design Pattern)

Verhaltensmuster

  • Entwurfsmuster Beobachter (Observer Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Befehl (Command Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Zustand (State/Event Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Schablonenmethode (Template Method Design Pattern)

Weitere Muster

  • Entwurfsmuster Fassade (Facade Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Kompositum (Composite Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Memento (Memento Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Zuständigkeitskette (Chain of Responsibility Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Fliegengewicht (Flyweight Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Iterator (Iterator Design Pattern)
  • Entwurfsmuster Vermittler (Mediator Design Pattern)

Viele UML (Unified Modeling Language) Tools liefern bereits eine Auswahl bekannter Patterns mit, die direkt in der Software bzw. im Software-Modell verwendbar sind.

Design Patterns (Entwurfsmuster) (Bild: MicroConsult GmbH)

Design Patterns (Entwurfsmuster) (Bild: MicroConsult GmbH)

Fazit

Der Einsatz von wiederverwendbaren Entwurfsmustern kann zur Erstellung eines eigenen Pattern-Kataloges führen, um typischen Missdeutungen zu vermeiden. Der Vorteil: Das Thema Design Pattern wird im Zuge der Erstellung des Katalogs im Team automatisch etabliert und kann seine Vorzüge so voll ausspielen.

MicroConsult GmbH
www.microconsult.de

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