THIẾT KẾ PHẦN MỀM HƯỚNG ĐỐI TƯỢNG BUILDER PATTERN

Trường đại học sư phạm kỹ thuật thành phố HCM Khoa Công Nghệ Thông Tin  Môn: Đề tài:  Đặt vấn đề: GVHD: Nguyễn Trần Thi Văn Nhóm 03: Vũ Văn Đoan 07110030 Phan Đức Linh 07110065 Nguyễn Văn Phong 07110089 Nguyễn Thị Thanh Quyên 07110099 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng Trong những ứng dụng lớn, với nhiều các chức năng phức tạp và mô hình giao diện đồ sộ.Việc khởi tạo ứng dụng thường gặp nhiều khó khăn. Chúng ta không thể dồn tất cả công việc khởi tạo này cho một hàm khởi tạo .Vì như thế sẽ rất khó kiểm soát hết, và hơn nữa không phải lúc nào các thành phần của ứng dụng cũng được khởi tạo một cách đồng bộ. Có thành phần được tạo ra vào lúc dịch chương trình nhưng cũng có thành phần tuỳ theo từng yêu cầu của người dùng, tuỳ vào hoàn cảnh của ứng dụng, mà nó sẽ được tạo ra. Do vậy người ta giao công việc này cho một đối tượng chịu trách nhiêm khởi tạo, và chia việc khởi tạo ứng dụng riêng rẽ, để có thể tiến hành khởi tạo riêng biệt ở các hoàn cảnh khác nhau. Hãy tưởng tượng việc tạo ra đối tượng của ta giống như như việc chúng ta tạo ra chiếc xe đạp. Đầu tiên ta tạo ra khung xe, sau đó tạo ra bánh xe, chúng ta tạo ra buđông xe, xích, líp, Việc tạo ra các bộ phận này không nhất thiết phải đựơc thực hiện một cách đồng thời hay theo một trật tự nào cả, và nó có thể được tạo ra một cách độc lập bởi nhiều người. Nhưng trong một mô hình sản xuất như vậy, bao giờ việc tạo ra chiếc xe cũng được khép kín để tạo ra chiếc xe hoàn chỉnh, đó là nhà máy sản xuất xe đạp.Ta gọi đối tượng nhà máy sản xuất xe đạp này là builder ( người xây dựng). Builder Pattern Page 2 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng BUILDER PATTERN Nội dung báo cáo: 1. Ý nghĩa Builder Pattern 2. Mục đích sử dụng Builder 3. Tình huống áp dụng 4. Cấu trúc Builder 5. Ví dụ áp dụng 6. Ứng dụng và hệ quả 7. Cách thực hiện 8. Ưu điểm và khuyết điểm của Builder 9. Các mẫu liên quan 10.Một số ví dụ minh họa 11.Demo Builder Pattern Page 3 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng 1. Ý nghĩa Builder Pattern. Builder là mẫu thiết kế hướng đối tượng được tạo ra để chia một công việc khởi tạo một đối tượng phức tạp ra riêng rẽ từ đó có thể tiến hành khởi tạo đối tượng ở các hoàn cảnh khác nhau. 2. Mục đích sử dụng Builder. Dùng để chia việc khởi tạo một đối tượng phức tạp ra thành nhiều phần riêng rẽ để có thể khởi tạo đối tượng đó ở các hoàn cảnh khác nhau. Tạo nhiều đại diện khác nhau cho cùng một đối tượng. Ví dụ: Muốn xây dựng một ngôi nhà thì ta phải xây dựng từng bước, chia ra làm nhiều giai đoạn. Trước hết phải đổ móng, xây nền, xây khung, …… Cùng mục đích là xây nhà nhưng muốn xây một ngôi nhà ở đồng bằng hoặc một ngôi nhà ở miền núi thì ta sẽ có những cách thức và nguyên tắc xây dựng riêng. 3. Tình huống áp dụng. Có cấu trúc bên trong phức tạp (đặc biệt là một biến là một tập các đối tượng liên quan với nhau). Có các thuộc tính phụ thuộc vào các thuộc tính khác. Sử dụng các đối tượng khác trong hệ thống mà có thể khó khởi tạo hoặc khởi tạo phức tạp. 4. Cấu trúc Builder:  Sơ đồ lớp. Builder Pattern Page 4 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng uc Use Case Vi Director + Construct() for all objects in structure { builder->BuildPart() } Builder + BuildPart() ConcreteBuilder + BuildPart() + GetResult() : void Product -builder  Các thành phần tham gia vào cấu trúc: o Director: Khởi dựng một đối tượng thông qua Builder. o Builder: Là abstract interface dùng để tạo ra các phần của sản phẩm. o Concretebuilder: - Xây dựng và tập hợp các phần của Product bằng cách cài đặt Builder interface. - Cung cấp một giao diện cho Product . - Định nghĩa và duy trì đại điện mà nó tạo ra. o Product: - Đại diện cho các đối tượng phức tạp được xây dựng. ConcreteBuilder xây dựng đại diện nội bộ của sản phẩm và xác định quá trình mà nó được lắp ráp. - Gồm các lớp định nghĩa các thành phần, gồm tập hợp các phần bên trong của kết quả cuối cùng.  Sự phối hợp giữa các lớp: o Client sẽ tạo ra các đối tượng Director và cấu hình nó với các đối tượng Builder mong muốn. Builder Pattern Page 5 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng o Director thông báo cho Builder bất cứ khi nào một phần của Product cần được xây dựng. o Builder xử lý các yêu cầu của Director và bổ sung thêm các bộ phận cho Product. o Client lấy Product từ Builder  Sơ đồ tương tác sau đây minh họa cách Builder và Director hợp tác với Client. sd Use Case Vi aClient aConcreteBuilder aDirector new ConcreteBuilder() new Director(aConcreteBuilder) Construct() BuildPartA() BuidPartB() BuildPartC() GetResult() 5. Ví dụ áp dụng: Ta cần xây dựng đối tượng Address gồm các thành phần: City, Street, Region. Ta chia việc xây dựng Address thành các phần nhỏ: buildCity(), buildRegion(), buildStreet(). Tương ứng với mỗi USAddressBuilder hoặc VNAddressBuilder ta sẽ có cách xây dựng khác nhau trên cơ sở kế thừa AddressBuider. Builder Pattern Page 6 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng o Lược đồ lớp cho ví dụ trên: class Use Case Vi AddressDirector + constructAddress() : voi d AddressBuilder + buildCity() : void + buildRegi on() : void + buildStreet() : void + getAddress() : Address USAddress - City: String - Region: String - Street: String USAddressBuilder + buildCity() : void + buildRegion() : void + buildStreet() : void + getAddress() : Address VNAddressBuilder + buildCity() : void + buildStreet() : void + getAddress() : Address VNAddress - City: String - Street: String  Các thành phần trong lược đồ: o AddressBuilder (Builder): là lớp trừu tượng cho phép tạo ra đối tượng Address bằng các phương thức khởi tạo từng thành phần của Address. o AddressDirector (Dierctor): Tạo ra đối tượng Address. o USAddressBuilder (ConcreteBuilder): tạo ra các Address theo tiêu chuẩn của USA. o VNAddressBuilder (ConcreteBuilder): tạo ra các Address theo tiêu chuẩn của VN.() o USAddress, VNAdress (Product): sản phẩm tương ứng được tạo ra bởi USAddressBuilder và VNAddressBuilder Builder Pattern Page 7 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng  Lược đồ tuần tự: sd Use Case Vi Client aUSAddressBuilder aAddressDirector new USAdressBuilder() new AddressDirector(aUSAddressBuilder) contructAddress() buildStreet() buildCity() buildRegion() getAddress() 6. Ứng dụng và hệ quả:  Ứng dụng: o Tạo nên một đối tượng phức hợp độc lập với thành phần. o Tiến trình khởi tạo phải cho phép nhiều đại diện khác nhau của đối tượng cũng được khởi tạo.  Hệ quả: o Nó cho phép bạn thay đổi đại diện nội bộ của một sản phẩm. Các đối tượng Builder cung cấp các Director với một giao diện trừu tượng để xây dựng các sản phẩm. Giao diện này cho phép các nhà xây dựng ẩn cấu trúc đại diện và nội bộ của sản phẩm. Nó cũng ẩn làm thế nào sản phẩm được lắp ráp. Bởi vì sản phẩm được xây dựng thông qua một giao diện trừu tượng. Builder Pattern Page 8 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng o Nó phân lập mã cho xây dựng và diễn tả. Các mẫu Builder cải thiện mô đun bằng cách tóm gọn một đối tượng phức tạp được xây dựng và đại diện. Khách hàng không cần phải biết gì về các lớp để xác định cấu trúc bên trong của sản phẩm, các lớp đó không xuất hiện trong giao diện Builder. Mỗi ConcreteBuilder chứa tất cả các mã để tạo và lắp ráp một loại đặc biệt của sản phẩm. Mã này được viết một lần, sau đó Director có thể tái sử dụng nó để xây dựng các sản phẩm biến thể từ cùng một bộ phận. Trong ví dụ trên từ AddressBuilder ta có thể xây dựng được USAddressBuilder hoặc VNAddressBuilder. o Nó cho phép bạn kiểm soát tốt hơn trong quá trình xây dựng. Không giống như các mẫu creational khác xây dựng sản phẩm trong một shot, mô hình Builder cấu trúc sản phẩm từng bước dưới sự kiểm soát của Director. Chỉ khi sản phẩm được hoàn thành thì Director lấy nó từ Builder. Do đó giao diện Builder phản ánh quá trình xây dựng các sản phẩm nhiều hơn các mẫu creational khác. Điều này cho phép bạn kiểm soát tốt hơn trong quá trình xây dựng và do đó các cấu trúc bên trong của sản phẩm đươc tạo ra. 7. Cách thực hiện: Thông thường có một lớp trừu tượng Builder định nghĩa các thao tác cho mỗi thành phần, có một Director có thể yêu cầu nó tạo ra đối tượng. Các phương thức mặc định không làm gì cả. Một lớp ConcreteBuilder ghi đè lên các phương thức vừa được khởi tạo để tạo ra các phần của đối tượng.  Dưới đây là vấn đề cần xem xét khi thực hiện : Lắp ráp và xây dựng giao diện. Builders xây dựng các sản phẩm của chúng trong từng bước. Do đó giao diện lớp Builder phải được tổng hợp đủ để cho phép việc xây dựng các sản phẩm cho tất cả các loại ConcreteBuilder.Vấn đề chính một mô hình thiết kế cần quan tâm là quá trình xây dựng và lắp ráp. Một mô hình kết quả của yêu cầu xây dựng thường chỉ đơn Builder Pattern Page 9 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng giản là gắn vào sản phẩm là đủ. Nhưng đôi khi bạn có thể cần truy cập đến các bộ phận của sản phẩm xây dựng trước đó. Tại sao không có lớp trừu tượng cho Product? Trong trường hợp thông thường, các Product được sản xuất bởi các ConcreteBuilder cụ thể khác nhau vì vậy các đại diện của chúng cho thấy có rất ít các Product khác nhau có từ một lớp cha chung. Trong ví dụ Address, các USAddressBuilder và VNAddressBuilder không có khả năng có cùng một giao diện. Bởi vì Client thường yêu cầu Director một ConcreteBuilder cụ thể phù hợp, Client biết được lớp Concrete con nào cần phải được sử dụng và có thể xử lý sản phẩm của mình cho phù hợp. Phương pháp Empty như là mặc định trong Builder. Trong C + +, phương thức xây dựng này là cố tình không khai báo các hàm thành viên ảo. Chúng được đinh nghĩa như là phương thức Empty, chỉ cho phép Clent ghi đè lên các hoạt động mà họ bao hàm. 8. Ưu điểm và khuyết điểm của Builder:  Ưu điểm: - Xây dựng một đối tượng phức tạp theo từng bước, tạo ra nhiều đối tượng khác nhau tương ứng với các bước thực hiện khác nhau. - Làm giảm số lượng đối tượng mà người dùng cần xử lý và hệ thống dễ sử dụng hơn. - Người dùng chỉ thấy được giao diện ảo bên ngoài mà không nhìn thấy được sự trình bày bên trong sản phẩm. - Làm giảm sự “coupling” giữa các đối tượng.  Khuyết điểm: - Chỉ áp dụng với những đối tượng phức hợp. - Có nhiều kiến thức về đối tượng khởi tạo. - Các đối tượng phải cùng loại. 9. Các mẫu liên quan Builder Pattern Page 10 [...]... /* "Director" Builder Pattern */ Page 15 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng class Cook { private PizzaBuilder pizzabuilder; public void setPizzaBuilder(PizzaBuilder pb) { pizzabuilder = pb; } public Pizza getPizza() { return pizzabuilder.getPizza(); } public void constructPizza(String shape, String size, String topping) { pizzabuilder.BuildNewPizza(); pizzabuilder.buildShape(shape); pizzabuilder.buildSize(size);... đồ lớp: Builder Pattern Page 11 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng class Use Case Vi PizzaBuilder Cook + + ContructPizza() : Pizza pizza: Pizza + + + + + pizzaBuilder: PizzaBuilder BuildNewPizza() : void buildShape() : void buildSize() : void buildTopping() : void getPizza() : void ItalyPizzaBuilder + + + pizzaBuilder.BuildNewPizza(); pizzaBuilder.buildShape(); pizzaBuilder.buildSize(); pizzaBuilder.buildTopping();.. .Thiết kế phần mềm hướng đối tượng Builder thường được cài đặt cùng với các mẫu như Abstract Factory Tầm quan trọng của Abstract Factory là tạo ra một dòng các đối tượng dẫn xuất (cả đơn giản và phức tạp).Ngoài ra Builder còn thường được cài đặt kèm với Composite pattern Composite pattern thường là những gì mà Builder tạo ra  Sự khác biệt giữa Builder Pattern và Abstract Factory:... pizzabuilder.buildTopping(topping); } } class Program { static void Main(string[] args) { Cook cook = new Cook(); PizzaBuilder italypizzabuilder = new ItalyPizzaBuilder(); Builder Pattern Page 16 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng cook.setPizzaBuilder(italypizzabuilder); cook.constructPizza("Thin", "Regular", "chicken + pineapple + cheese"); Pizza pizza = cook.getPizza(); pizza.Show(italypizzabuilder);... building process public void construct(HouseBuilder hb) { hb.buildFoundation(); hb.buildFrame(); hb.buildExterior(); hb.buildInterior(); } } //Lớp TestBuilder Builder Pattern Page 21 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng class TestBuilder { public static void main(String[] args) { HouseBuilder one =new OneStoryHouse("2 bedrooms, 2.5 baths, 2-car garage, 1500 sqft"); HouseBuilder two =new TwoStoryHouse("4 bedrooms,... nhà, bạn phải làm những bước sau 1 Xây nền ( build foundation) 2 Xây phần khung ( build frame) 3 Xây nội thất (build exterior) 4 Xây ngoại thất (build interior) Builder Pattern Page 17 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng Tạo một lớp trừu tượng (abstract class) HouseBuilder và định nghĩa 4 bước trên.Bất kỳ lớp con (subclass) nào của HouseBuilder đều phải theo 4 bước trên để xây nhà ( có nghĩa là thi công... buildShape(String shape) { pizza.setShape(shape); } public override void buildSize(String size) { Builder Pattern Page 14 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng pizza.setSize(size); } public override void buildTopping(String topping) { pizza.setTopping(topping); } } /* "ConcreteBuilder" */ class VietnamPizzaBuilder : PizzaBuilder { public override void buildShape(String shape) { pizza.setShape(shape); } public... buildExterior() : void buildFoundation() : void buildFrame() : void buildInterior() : void House2 //Lớp HouseBuilder //set steps for building a house abstract class HouseBuilder { protected House house = new House(); protected String showProgress() { Builder Pattern Page 18 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng return house.toString(); } abstract public void buildFoundation(); abstract public void buildFrame();... Kết quả chạy Check house building progress: OneStoryHouse 2 bedrooms, 2.5 baths, 2-car garage, 1500 sqft foundation is done frame is done Exterior is done Interior is under going TwoStoryHouse 4 bedrooms, 4 baths, 3-car garage, 5000 sqft foundation is done frame is under construction Builder Pattern Page 22 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng Exterior is waiting to start Interior is not started yet Builder. .. buildExterior() { house.setProgress("Exterior is done"); } public void buildInterior() { house.setProgress("Interior is under going"); } } class TwoStoryHouse extends HouseBuilder { Builder Pattern Page 20 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng public TwoStoryHouse(String features) { house.setType(this.getClass() + " " + features); } public void buildFoundation() { house.setProgress("foundation is done"); . họa 11.Demo Builder Pattern Page 3 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng 1. Ý nghĩa Builder Pattern. Builder là mẫu thiết kế hướng đối tượng được tạo ra để chia một công việc khởi tạo một đối tượng phức. đạp.Ta gọi đối tượng nhà máy sản xuất xe đạp này là builder ( người xây dựng). Builder Pattern Page 2 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng BUILDER PATTERN Nội dung báo cáo: 1. Ý nghĩa Builder Pattern 2 ra các đối tượng Director và cấu hình nó với các đối tượng Builder mong muốn. Builder Pattern Page 5 Thiết kế phần mềm hướng đối tượng o Director thông báo cho Builder bất cứ khi nào một phần của