Daniel.Bardou et Julie Dugdale @upmf-grenoble.fr Génie Logiciel Introduction au patrons de...

Daniel.Bardou et Julie Dugdale @upmf-grenoble.fr

Génie LogicielGénie Logiciel

Introduction au

patrons de conception

« Design patterns »

Génie logiciel 6-2Master ICA

Sommaire Qu'est ce qu'un patron? Pourquoi les utiliser? Historique des patrons logiciels Types de patrons logiciels Types de patrons de conception

Création, Structure, Comportement Un exemple de patron de comportement Templates de patron Avantages et désavantages d'utiliser des patrons


Qu'est ce qu'un patron de conception?

L'utilisation actuelle vient des travaux de l'architecte Christopher Alexander

Alexander a étudié les manières d'améliorer le processus de conception de bâtiments et des zones urbaines

“Chaque patron est une règle en 3 parties, qui exprime une relation entre un certain contexte, un problème et une solution.”

La définition habituelle d'un patron est :

“Une solution à un problème dans un contexte.”

Les patrons peuvent être utilisés dans de nombreux domaines différents, y compris le développement logiciel.


Pourquoi utiliser les patrons? "Concevoir un logiciel orienté-objet est difficile, et concevoir

un logiciel orienté-objet réutilisable est encore plus difficile." - Erich Gamma

Les concepteurs expérimentés réutilise des solutions qui ont fonctionné dans le passé

Les systèmes orientés-objet bien structurés suivent des patrons récurrents pour les classes et objets

Les patrons qui ont fonctionné dans le passé permettent d'être plus productif. Les conceptions qui en résultent sont plus flexibles et réutilisables.


Devenir un champion aux échecs

Apprendre à développer un bon logiciel est similaire à apprendre à bien jouer aux échecs.

D'abord apprendre les règles Par exemple le nom des pièces, les mouvements

permis, la géométrie de l'échiquier, etc. Puis apprendre les principes

Par exemple la valeur relative de certaines pièces, la valeur stratégique des emplacements centraux, etc.

Cependant, pour devenir un champion aux échecs, il faut étudier le jeu d'autres champions Ces jeux contiennent des patrons qui doivent être

compris, mémorisés, puis appliqués de manière répétée. Il y a des centaines de patrons


Devenir un champion du développement logiciel D'abord apprendre les règles

c.a.d. les algorithmes, les structures de données, UML, les langages de programmation, etc.

Puis apprendre les principes Par exemple la programmation structurée, la conception

UML, la programmation orientée-objet, la programmation générique, etc.

Mais pour devenir un champion de la conception logicielle, il est important d'étudier la conception d'autres champions Ces conceptions contiennent des patrons qui doivent être

compris, mémorisés, et appliqués de manière répétée. Il y a des centaines de patrons


Historique des patrons logiciels

1987 - Cunningham et Beck utilisent les idées d'Alexander pour développer un petit langage de patrons pour Smalltalk

1990 – Le Gang des 4 (« Gang of Four » : Gamma, Helm, Johnson and Vlissides) commence à travailler à la compilation d'un catalogue de patrons de conceptions

1991 - Bruce Anderson donne le premier workshop de Patrons au OOPSLA

1993 - Kent Beck et Grady Booch sponsorisent la première réunion de ce qui est maintenant connu comme le groupe Hillside http://www.hillside.net/

1995 - Le Gang des 4 (GoF) publie le livre des Patrons de conception


Types de patrons logiciels

Riehle et Zullighoven dans “Understanding and Using Patterns in Software Development” mentionnent trois types de patrons logiciels

1. Patrons conceptuels Patrons dont la forme est décrite par les termes et concepts du

domaine d'application

2. Patrons de conception Patrons dont la forme est décrite par les éléments de

construction de conception logicielle (par exemple objets, classes, héritage et aggrégats)

3. Patrons de programmation Patron dont la forme est décrite par les éléments de construction

du langage de programmation


Gang des 4 – Patrons de conception

Le premier livre sur les patrons de conceptions était :

‘Design Patterns’ par Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, et John Vlissides’

- Connus comme le Gang des 4 (‘Gang of Four’)

Les patrons de conception sont : « Descriptions d'objets et de classes communicantes qui sont

adaptées à la résolution d'un problème général de conception dans un contexte particulier »

Chaque patron de conception décrit un ensemble d'objets et de classes communicants.


Gang des 4 – Patrons de conception Dans leur livre, le Gang des 4 a défini 23 patrons

de conception fondamentaux

Les patrons sont regroupés en 3 catégories


Classification du GoF pour les patrons de conception

But – (les 3 types de patrons de conception)

1. Patrons de création Concernent le processus de la création d'objets Les patrons de création aident à créer des objets pour vous, au lieu

d’avoir à instancier les objets directement.

2. Patrons de structure Concernent la composition de classes et d'objets Les patrons de structure aident à composer des groupes d’objets en

des structures plus larges, telles que des interfaces utilisateur complexes.

3. Patrons de comportement Concernent l'interaction des classes et des objets Les patrons de comportement aident à définir la communication entre

les objets du système et définir comment le flux est controlé.


Un exemple Un patron de comportement appelé ‘Chaine de

responsabilité’ Le patron concerne la relation entre l'ensemble des

objets et une requête. Le patron est utilisé quand plusieurs objets peuvent

gérer une requête Le premier objet sur la chaine reçoit la requête :

Il la résout ..ou la passe au prochain objet de la chaine


Chaine de responsabilité Les restaurants travaillent de cette manière :

Un client ne passe pas une requête directement au chef

A la place, un client passe une requête à un serveur, qui peut la passer à un sous-chef (chaine de responsabilité)

Les participants à ce patron : client, un handler abstrait Des handlers concrets (fils du handler abstrait)


Chaine de responsabilité

Le client initie une requête Si un 'handler concret' peut gérer la requête,

il le fait Sinon, il la passe vers le prochain handler

ClientHandler

handleRequest()

HandlerConcret1

handleRequest()

HandlerConcret2

handleRequest()

Successeur

La structure du patron de

conception «chaine de

responsabilité »



Idée : libérer un objet du besoin de savoir quel autre objet remplit sa requête

ClientEmployé

handleRequest()

Serveur

handleRequest()

Sous-Chef

handleRequest()

Successeur

Chef

handleRequest()

Le patron de conception de la 'chaine de

responsabilité' appliqué au problème du restaurant

Handler Concret

Interface du handler abstrait pour gérer les

requêtes

Client: envoie

une requête

Association reflexive : possibilité que le handler

implémente le successeur – pour

trouver leurs propres successeurs (représenté

comme classe d'association)


Un autre exemple où le patron de la chaine de responsabilité peut être utilisé

Considérons un aide contextuelle pour une interface utilisateur graphique

L'utilisateur clique sur le bouton d'aide

La requête d'aide est gérée par l'un objet parmi plusieurs objets de l'interface utilisateur, mais quel sera cet objet dépend du contexte et de la spécificité de l'aide disponible.

Le problème est que l'objet qui fournit l'aide n'est pas connu par l'objet qui demande de l'aide.



Utilisez la chaine de responsabilité quand : Plus d'un objet peut gérer une requête, et quel objet

peut gérer une requête donnée n'est pas connu d'avance.

Nous voulons passer une requête vers l'un de plusieurs objets sans spécifier le destinataire explicitement.

L'ensemble des objets qui peuvent gérer une requête devrait être spécifié dynamiquement.


D'autres patrons...


Patrons de création Fabrique

Une méthode dans une classe dérivée créé les instances associées Fabrique abstraite

Fabrique pour construire des objets liés Monteur

Fabrique pour construire des objets complexes de manière incrémentale

Prototype Fabrique pour cloner de nouvelles instances d'un prototype

Singleton Fabrique pour n'avoir qu'une seule et unique instance


Patrons de structure Adaptateur

Un traducteur qui adapte une interface de serveur pour un client Pont

Découpler l'interface d'une classe et son implémentation Objet composite

Structure pour construire des aggrégats récursifs Décorateur

Etend un objet de manière transparente Façade

Façade simplifie l'interface pour un sous-système Poids-mouche

De nombreux objets partagés efficacement Proxy

Un objet est l'approximation d'un autre


Patrons de comportement Chaine de responsabilité

Requête déléguée au fournisseur de service responsable Commande

Requête comme objet de première classe Interpréteur

Interpréteur de langage pour une petite grammaire Itérateur

Eléments d'un agrégat sont atteints séquentiellement Médiateur

Médiateur coordonnes les interactions entre ses associés Memento

Une photo qui capture et restaure des états d'objets Observateur

Les observateurs sont mis au courant des changements des observés Etat

Object dont le comportement dépend de son état Stratégie

Abstraction pour la sélection d'un parmi plusieurs algorithmes Patron de méthode

Algorithme avec des pas fournit par une classe dérivée Visiteur

Opérations appliquée aux éléments d'une structure d'objet hétérogène


Les parties essentielles des patrons de conception d'après le Gang of 4

Nom de patron Un nom court et parlant améliore la communication entre

développeurs Problème

Quel est le problème et le contexte pour lesquels nous utiliserions ce patron?

Quelles sont les conditions pour l'utilisation de ce patron? Solution

Une description des éléments constituant le patron de conception Conséquences

Le pour et le contre de l'utilisation du patron Inclus les impacts sur la réutilisabilité, la portabilité et

l'extensibilité


Le template de patron du Gang des 4

Nom et classification du patron Un nom concis et le type du patron

Intention Une explication courte de ce que fait le patron

Alias Autres noms du patron

Motivation Un scénario illustrant quand le patron serait utile

Applicabilité Situations où le patron peut être utilisé


Le template de patron du Gang des 4 (suite) Structure

Une représentation graphique du patron Participants

Les classes et objets participant au patron Collaborations

Comment les participants interagissent pour gérer leurs responsabilités?

Conséquences Le pour et le contre de l'utilisation du patron?

Implémentation Conseils et techniques pour l'implémentation du patron


Le template de patron du Gang des 4 (suite et fin) Echantillon de code

Fragments de code pour un échantillon d'implémentation

Utilisations connues Exemples du patron dans des systèmes réels

Patrons liés Autres patrons qui sont liés de manière proche à ce

patron


Bénéfices des patrons de conception

Capturent l'expertise et la rendent accessible à des non-experts

Réduisent le temps de développement Facilitent la communication entre les développeurs

en fournissant un langage commun Facilitent la réutilisation réussie de conceptions Améliorent la documentation de conception AméIiorent la compréhensibilité des conceptions


Désavantages des patrons Les patrons sont simplistes, mais ils doivent être

appliqués à votre problème

Utiliser des patrons requiert la capacité de faire le lien entre un patron et votre problème!

Les patrons sont validés par l'expérience, plutôt que par des tests automatiques


Références

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software, Gamma, Helm, Johnson and Vlissides, Addison-Wesley, 1995 Le Gang des 4!

A lire!

http://fr.wikipedia.org/wiki/Patron_de_conception

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