Par Laurent DESECHALLIERS. Mastère Spécialisé en Management de Projets en Milieu Industriel. CESI de Rouen Promotion 2002/2003.

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1 JAVA et Design Pattern Page 1/26 JAVA et Design Pattern Etude des Pattern Design Modélisation UML, Etude et critique des implémentations Java Par Laurent DESECHALLIERS Mastère Spécialisé en Management de Projets en Milieu Industriel CESI de Rouen Promotion 2002/2003 Avril 2003 Membres du Jury : Farid BAGUI Gilles BIAGETTI Aurelie DUMARCHE

2 JAVA et Design Pattern Page 2/26 Table des matières 0.Objectifs, démarche et outils 1.Le pattern Observer 1.1 Diagrammes de classes et de séquence 1.2 Diagramme d'état transition 1.3 Le pattern Observer en Java Diagrammes des classes de test Source de la classe ObservableTest Source de la classe ObserverClass Source de la classe Start (fonction main) 1.4 Analyse des Observer/Observable du SDK Sun Source de la méthode notifyobserver Source de l'interface Observer Schéma d'un scénario des ''faiblesses'' d'identification observateur/observé Proposition d'une solution aux ''faiblesses'' d'identification observateur/observé Source de la solution Scénario de test 2.Le Pattern Design Template Method 2.1 Exemple du tri à bulle 2.2 Schéma UML du Template Method 3.Le pattern Factory 3.1 Présentation du Patern Factory 3.2 Présentation(suite)du Patern Factory 4.Le pattern Strategy 4.1 Problèmatiques des différenciations 4.2 Problèmatiques des stratégies multiples 4.3 Diagrammes et avantages 5.Conclusion 6.Bibliographie et ressources diverses

3 JAVA et Design Pattern Page 3/26 0. Objectifs, démarche et outils 0.1 Les objectifs visés Apprendre à maîtriser certains Design Pattern afin de passer à un niveau suppérieur en architecture logicielle. 0.2 La démarche suivie Lecture d'un ouvrage de référence et d'une série d'articles parus dans le magazine Login. Réflexion sur les Design Pattern et essais de modélisation et de transposition des Design Pattern sur des cas concrets d'architecture logicielle Développement en Java de ces Design Pattern Modélisation UML puis Analyse des forces et faiblesses d'une implémentation Java d'un Design Pattern Observer 0.3 Les outils utilisés Jbuilder 8.0 Multi-plateforme/développé en Java Simple et convivial Offre une version community N'enferme pas dans des structures de fichiers propriétaires Poseidon UML for Community Multi-plateforme/développé en Java Offre une version community Moins 'obèse' et tout aussi valable que Rationnal Rose Open Office Raisons identiques aux deux softs précédents

4 JAVA et Design Pattern Page 4/26 1.Le pattern Observer 1.1 Diagrammes de classes et de séquence

5 JAVA et Design Pattern Page 5/26 1. Le pattern Observer 1.2 Diagramme d'état/transition

6 JAVA et Design Pattern Page 6/26 1. Le pattern Observer 1.3 Test de l'observateur en Java Diagrammes des classes de test

7 JAVA et Design Pattern Page 7/26 1.Le pattern Oberver 1.3 Test de l'observateur en Java Source de la classe ObservableTest package observateur; import java.util.*; /** * <p>titre : Test observateur Java</p> * <p>description : </p> * <p>copyright : Copyright (c) 2003</p> * <p>société : </p> Laurent Deséchalliers */ public class ObservableTest extends Observable // START CLASS // public ObservableTest() super(); System.out.println("Costructeur de l'objet Observable"); // public synchronized void setchanged() super.setchanged(); //notifyobservers(); System.out.println("Statut Observé est : a changé"); // protected synchronized void setchanged(object arg) super.setchanged(); notifyobservers(arg); // public void notifyobservers(object arg) super.notifyobservers(arg) ; System.out.println("L'observé Notifie les objets Observateur"); // public void notifyobservers() System.out.println("L'observé Notifie les objets Observateur"); super.notifyobservers(null) ;

8 JAVA et Design Pattern Page 8/26 // public void addobserver(observerclass1 o) super.addobserver(o); System.out.println("L'observé "+ o.getclassname() + " ajouté à la liste des observateurs"); // public void deleteobserver(observerclass1 o) super.deleteobserver(o); System.out.println("L'observé "+ o.getclassname() + "supprimé à la liste des observateurs"); // END CLASS *****************************************************************

9 JAVA et Design Pattern Page 9/26 1.Le pattern Observer 1.3 Test de l'observateur en Java Source de la classe ObserverClass1 package observateur; import java.util.*; /** * <p>titre : Test observateur Java</p> * <p>description : </p> * <p>copyright : Copyright (c) 2003</p> * <p>société : </p> Laurent Deséchalliers */ public class ObserverClass1 implements Observer // START CLASS ********************************************************* protected String internal_class_name = new String(); // public ObserverClass1(String class_name) internal_class_name = class_name; System.out.println("L'objet "+ internal_class_name+" est vivant"); // public String getclassname() return internal_class_name; // public void update(observable o, Object arg ) System.out.println("L'objet "+internal_class_name+" a été notifié");

10 JAVA et Design Pattern Page 10/26 1.Le pattern Observer 1.3 Test de l'observateur en Java Source de la classe Start (fonction main) package observateur; import java.util.*; /** * <p>titre : Test observateur Java</p> * <p>description : </p> * <p>copyright : Copyright (c) 2003</p> * <p>société : </p> Laurent Deséchalliers */ public class start public static void main(string[] args) ObservableTest Observe1 = new ObservableTest() ; ObserverClass1 Observateur1 = new ObserverClass1("Obs1"); ObserverClass1 Observateur2 = new ObserverClass1("Obs2"); ObserverClass1 Observateur3 = new ObserverClass1("Obs3"); ObserverClass1 Observateur4 = new ObserverClass1("Obs4"); Observe1.setChanged() ; Observe1.addObserver(Observateur1) ; Observe1.addObserver(Observateur2) ; Observe1.addObserver(Observateur3) ; Observe1.addObserver(Observateur4) ; Observe1.notifyObservers() ;

11 JAVA et Design Pattern Page 11/26 1.Le pattern Observer 1.4 Analyse des Observer/Observable du SDK Sun Source de la méthode notifyobserver (SDK Sun Java 2 V. 1.4) public void notifyobservers(object arg) /* * a temporary array buffer, used as a snapshot of the state of * current Observers. */ Object[] arrlocal; synchronized (this) /* We don't want the Observer doing callbacks into * arbitrary code while holding its own Monitor. * The code where we extract each Observable from * the Vector and store the state of the Observer * needs synchronization, but notifying observers * does not (should not). The worst result of any * potential race-condition here is that: * 1) a newly-added Observer will miss a * notification in progress * 2) a recently unregistered Observer will be * wrongly notified when it doesn't care */ if (!changed) return; arrlocal = obs.toarray(); clearchanged(); for (int i = arrlocal.length-1; i>=0; i--) ((Observer)arrLocal[i]). update(this, arg);

12 JAVA et Design Pattern Page 12/26 1.Le pattern Observer 1.4 Analyse des Observer/observable du SDK Sun Source de l'interface Observer (SDK Sun Java 2 V. 1.4) Source : Observer.java SDK Sun 1.4 public interface Observer void update(observable o, Object arg); Source : Observable.java SDK Sun 1.4 public void notifyobservers(object arg) Object[] arrlocal; synchronized (this) if (!changed) return; arrlocal = obs.toarray(); clearchanged(); for (int i = arrlocal.length-1; i>=0; i--) ((Observer)arrLocal[i]).update(this,arg); Aucune sécurité d'exécution de l'implémentation de la méthode public update des classes utilisant l'interface observer.

13 JAVA et Design Pattern Page 13/26 1.Le pattern Observer 1.4 Analyse des Observer/Observable du SDK Sun Schéma d'un scénario des ''faiblesses'' d'identification observateur/observé

14 JAVA et Design Pattern Page 14/26 1.Le pattern Observer 1.4 Analyse des Observer/Observable du SDK Sun Proposition d'une solution aux ''faiblesses'' d'identification observateur/observé Avantages de la solution utilisant untemplate Method Sécurisation de la liaison observateur/observé On conserve la notion de 'contrat' Désavantage On perd la capacité d'hériter des classes observatrices (Peut y remédier par une composition ou agrégation)

15 JAVA et Design Pattern Page 15/26 1.Le pattern Observer 1.4 Analyse des Observer/Observable du SDK Sun Source de la solution package observateur; import java.util.*; public class obs1templatemethod implements Observer protected String internal_class_name = new String(); protected ObservableTest _observable; // public obs1templatemethod() // public obs1templatemethod (String class_name, ObservableTest o) internal_class_name = class_name; System.out.println("L'objet "+ internal_class_name+" est vivant"); _observable = o; System.out.println("La classe a observée est mémorisée"); // public String getclassname() return internal_class_name; // public void update(observable o, Object arg ) System.out.println("Test sé&curité notification partie update"); if (o==_observable) System.out.println("L'objet "+internal_class_name+" est bien le bon appelant"); System.out.println("L'objet "+internal_class_name+" est mis à jour"); this.updatedifference(o,arg); else System.out.println("L'objet est malicieux"); ; // protected void updatedifference(observable o, Object arg )

16 JAVA et Design Pattern Page 16/26 1.Le pattern Oberver 1.4 Analyse des Observer/Observable du SDK Sun Source de la solution package observateur; import java.util.*; /** * <p>titre : Test observateur Java</p> * <p>description : </p> * <p>copyright : Copyright (c) 2003</p> * <p>société : </p> Laurent Deséchalliers */ public class obstype2 extends obs1templatemethod public obstype2(string class_name, ObservableTest o) super(class_name,o); protected void updatedifference(observable o, Object arg ) System.out.println("L'objet "+internal_class_name+" a été notifié / partie updatedifférence du la classe fils");

17 JAVA et Design Pattern Page 17/26 1.Le pattern Observer 1.4 Analyse des Observer/Observable du SDK Sun Scénario de test Source du test // Véritable objet observé ObservableTest ObjetObserve = new ObservableTest(); // Objet Observable malicieux ObservableTest ObjetObserveMalicieux = new ObservableTest(); // Observateur du test obstype2 Observateur1 = new obstype2("obs1",objetobserve); System.out.println("Test du bon objet observé"); ObjetObserve.setChanged() ; ObjetObserve.addObserver(Observateur1); ObjetObserve.notifyObservers(); System.out.println(" "); System.out.println("Test dd l'objet malicieux"); Observateur1.update(ObjetObserveMalicieux, null); Traces du test L'objet Obs1 est vivant La classe a observée est mémorisée Test du bon objet observé Statut Observé est : a changé L'observé Notifie les objets Observateur Test s&curité notification partie update L'objet Obs1 est bien le bon appelant L'objet Obs1 est mis à jour L'objet Obs1 a été notifié / partie updatedifference du la classe fils Test de l'objet malicieux Test sécurité notification partie update L'objet est malicieux

18 JAVA et Design Pattern Page 18/26 2.Le pattern Template Method 2.1 Exemple du tri à bulle Algo Tri a bulle sur une suite A n d'éléments dont le type n'est pas définit Si A n+1 <A n alors permute A n et A n Problème de redondance d'éléments à trier nombre réels chaines de caractère de code pour chaque type Il faut donc définir une structure générique d'un algoritme dont on déléguera certaines étapes aux sous-classes.

19 JAVA et Design Pattern Page 19/26 2.Le pattern Template Method 2.1 Schéma UML du Template Method Avantage : On obtient un code unique et réutilisable (extension à d'autres type d'éléments à trier).

20 JAVA et Design Pattern Page 20/26 3. Le pattern Factory 3.1 Présentation du Patern factory Objectif Participants et collaborateurs Conséquences Découpler l'instanciation d'une méthode de la classe cliente. Father définit l'interface des classes fils utilisés par des classes clientes. FatherFactory instancie une classes fils de Father en fonction d'un contexte donné. Le polymorphisme de classe découple Father de ses classes utilisatrices. Par ce découplage, on obtient : La possibilité de modifier les implémentations des classes fils de Father sans modifier les classes utilisatrices On peut ajouter des classes fils à Father, voire modifier celles déjà existantes (pour les diviser par exemple) sans avoir a retoucher les classes utilisatrices On peut modifier les règles d'attribution de classes de la Factory sans modifier les classes utilisatrices et Father. On diminue le nombre de classes filles du Client de Father Factory

21 JAVA et Design Pattern Page 21/26 3. Le pattern Factory 3.2 Présentation (suite) du Pattern Factory Les objets sont responsables d'eux même : Father (et ses fils) résolvent la tache qui leur est assigné. FatherFactory choisit la classe la plus adaptée en fonction du contexte donné. En comparaison avec une organisation projet : le choix des membres d'un projet est effectué par un chef de projet et non par les membres (potentiels) du projet. PS : les configurations peuvent être multiples

22 JAVA et Design Pattern Page 22/26 4. Le pattern Strategy 4.1 Problématiques des différentiations On applique une stratégie simple à un objet : exemple du calcul de taxe en fonction du pays. Cas n 1 : on veut différencier (classe E) des éléments (hors stategy) de A Problème : on doit différencier pour chaque statégie explosion des classes

23 JAVA et Design Pattern Page 23/26 4. Le pattern Strategy 4.2 Problèmatiques des stratégies multiples Cas n 2 : on veut rajouter une stratégie à deux options Problème : on doit différencier pour chaque statégie explosion des classes Autre possibilité lourde et inélégante : on rajoute deux classes Strategy2_1 et Strategy2_2 dans A. Couplage fourt, perte du polymorphisme.

24 JAVA et Design Pattern Page 24/26 4. Le pattern Strategy 4.3 Diagrammes et avantages Souplesse d'ajout : De type de stratégies D'élément d'un type de stratégie De destruction et remodelage d'un type de stratégie Un couplage faible Découplage Client/configuration Couplage faible configuration/stratégy Aucun couplage Client/Strategy Les objets sont responsables : Chaque Strategy est responsable de sa stratégie Les développeurs sont responsables Simplification du travail en équipe

25 JAVA et Design Pattern Page 25/26 5. Conclusion Ce que ce travail m'a apporté : Mieux appréhender une approche objet non hiérarchisée et monolithique Travailler avec une autre philosophie de conception basée sur l'esthétisme et l'agilité des structures objet (ne pas oublier que les pattern design ont été créés par un architecte et des anthropologues) Regrets : Ne pas avoir réussi à me convaincre de l'utilité du pattern Bridge Ce type d'enseignement et d'autres (Extrem Programming) ne soient : pas enseignés dans les universités et écoles d'ingénieur pas (ou très peu) utilisé dans les entreprises Perspectives d'avenir : Continuer à travailler mes ressources actuelles Lire (et travailler avec ardeur) le livre du ''Gang Of For'' Publier un article sur un Pattern Design dédié aux files d'attentes adapté à des systèmes à contraintes d'exécutions multiples (disques durs par exemple)

26 JAVA et Design Pattern Page 26/26 6. Bibliographie et Ressources Diverses Design Pattern par la pratique. A. Shalloway, J.R. Trott. Eyroles. 249p. ISBN Login n 90 à 97. (série d'articles consacrés au Design Pattern). Sources du SDK v. 1.4 Java de SUN. Je tiens à remercier tout particulièrement les éditeurs et développeurs indépendant offrants des logiciels libres ou des éditions community. Grâce à leurs actions, la maîtrise des systèmes d'information dévient, un peu plus chaque jour, accessible à tous.