1 Einführung

19

1.1 Einleitung und allgemeine Hinweise

19

1.1.1 Für wen ist dieses Buch gedacht?

19

1.1.2 Muster erkennen

20

1.1.3 Muster im weiteren Sinne

20

1.1.4 Programmiersprachen und Frameworks

21

1.1.5 Babylon I: Deutsch vs. Englisch

21

1.1.6 Babylon II: Verwendung von Begriffen

22

1.1.7 UML

22

1.1.8 Auf den Schultern von Riesen

23

1.1.9 Der Aufbau eines Entwurfsmusters im Buch

24

1.1.10 Die Implementierung und die verwendete Programmiersprache

24

1.1.11 Herstellerspezifische Technologien

25

1.2 Was sind Entwurfsmuster und was sind sie nicht?

25

1.2.1 Was Entwurfsmuster sind

26

1.2.2 Was Entwurfsmuster nicht sind

27

1.3 Der OO-Werkzeugkasten

30

1.3.1 Schnittstellen-Implementierung vs. Klassen-Vererbung

30

1.3.2 Is-A vs. Has-A

32

1.4 Ein kleines Beispiel aus der Praxis

33

1.4.1 Die Anforderung

33

1.4.2 Und dann kommt die Änderung der Anforderung

34

1.4.3 Der Versuch, das Ganze doch noch irgendwie hinzubekommen

35

1.4.4 Entwurfsmuster als Lösung

36

1.5 Überlegungen zum Einsatz

37

1.5.1 Erkenne das Muster

37

1.5.2 Dokumentation und Bezeichnung

38

1.5.3 Anti-Patterns

39

1.5.4 Verhältnismäßigkeit

39

1.6 Wegweiser

40

1.6.1 Erzeugungsmuster (Creational Design Patterns)

41

1.6.2 Strukturmuster (Structural Design Patterns)

42

1.6.3 Verhaltensmuster (Behavioral Design Patterns)

43

1.6.4 Architekturmuster (Architectural Design Patterns)

45

1.6.5 Datenmuster (Data Design Patterns)

45

1.6.6 GUI-Muster

47

1.6.7 Design- und Entwicklungsprinzipien (Design Principles)

47

2 Erzeugungsmuster

49

2.1 Fabrikmethode

51

2.1.1 Steckbrief

51

2.1.2 Beschreibung

51

2.1.3 Anwendungsfälle

53

2.1.4 Implementierung

54

2.1.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

57

2.2 Singleton

64

2.2.1 Steckbrief

64

2.2.2 Beschreibung

65

2.2.3 Anwendungsfälle

66

2.2.4 Implementierung

67

2.2.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

69

2.2.6 Vollständige Implementierung

73

2.3 Multiton

74

2.3.1 Steckbrief

74

2.3.2 Beschreibung

74

2.3.3 Anwendungsfälle

75

2.3.4 Implementierung

75

2.3.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

77

2.3.6 Vollständige Implementierung

77

2.4 Abstrakte Fabrik

78

2.4.1 Steckbrief

78

2.4.2 Beschreibung

79

2.4.3 Anwendungsfälle

81

2.4.4 Implementierung

83

2.4.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

89

2.5 Erbauer

92

2.5.1 Steckbrief

93

2.5.2 Beschreibung

93

2.5.3 Anwendungsfälle

94

2.5.4 Implementierung

95

2.5.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

101

2.6 Prototyp

101

2.6.1 Steckbrief

102

2.6.2 Beschreibung

102

2.6.3 Anwendungsfälle

103

2.6.4 Implementierung

104

2.6.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

109

3 Strukturmuster

113

3.1 Adapter

114

3.1.1 Steckbrief

114

3.1.2 Beschreibung

114

3.1.3 Anwendungsfälle

117

3.1.4 Implementierung

119

3.1.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

128

3.2 Brücke

129

3.2.1 Steckbrief

130

3.2.2 Beschreibung

130

3.2.3 Anwendungsfälle

132

3.2.4 Implementierung

135

3.2.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

140

3.3 Kompositum

142

3.3.1 Steckbrief

142

3.3.2 Beschreibung

142

3.3.3 Anwendungsfälle

145

3.3.4 Implementierung

147

3.3.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

152

3.4 Dekorierer

155

3.4.1 Steckbrief

155

3.4.2 Beschreibung

155

3.4.3 Anwendungsfälle

157

3.4.4 Implementierung

160

3.4.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

167

3.5 Fassade

169

3.5.1 Steckbrief

169

3.5.2 Beschreibung

169

3.5.3 Anwendungsfälle

171

3.5.4 Implementierung

172

3.5.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

178

3.6 Fliegengewicht

182

3.6.1 Steckbrief

183

3.6.2 Beschreibung

183

3.6.3 Anwendungsfälle

187

3.6.4 Implementierung

189

3.6.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

194

3.7 Proxy

198

3.7.1 Steckbrief

198

3.7.2 Beschreibung

198

3.7.3 Anwendungsfälle

200

3.7.4 Implementierung

204

3.7.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

208

4 Verhaltensmuster

211

4.1 Zuständigkeitskette

211

4.1.1 Steckbrief

211

4.1.2 Beschreibung

211

4.1.3 Anwendungsfälle

213

4.1.4 Implementierung

214

4.1.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

220

4.2 Befehl

222

4.2.1 Steckbrief

222

4.2.2 Beschreibung

223

4.2.3 Anwendungsfälle

226

4.2.4 Implementierung

228

4.2.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

237

4.3 Interceptor

240

4.3.1 Steckbrief

241

4.3.2 Beschreibung

241

4.3.3 Anwendungsfälle

245

4.3.4 Implementierung

246

4.3.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

251

4.4 Interpreter

253

4.4.1 Steckbrief

253

4.4.2 Beschreibung

253

4.4.3 Anwendungsfälle

258

4.4.4 Implementierung

259

4.4.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

270

4.5 Iterator

271

4.5.1 Steckbrief

272

4.5.2 Beschreibung

272

4.5.3 Anwendungsfälle

277

4.5.4 Implementierung

278

4.5.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

283

4.6 Vermittler

287

4.6.1 Steckbrief

287

4.6.2 Beschreibung

288

4.6.3 Anwendungsfälle

291

4.6.4 Implementierung

293

4.6.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

301

4.7 Memento

303

4.7.1 Steckbrief

303

4.7.2 Beschreibung

303

4.7.3 Anwendungsfälle

305

4.7.4 Implementierung

307

4.7.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

312

4.8 Beobachter

313

4.8.1 Steckbrief

314

4.8.2 Beschreibung

314

4.8.3 Anwendungsfälle

318

4.8.4 Implementierung

319

4.8.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

323

4.9 Zustand

331

4.9.1 Steckbrief

331

4.9.2 Beschreibung

331

4.9.3 Anwendungsfälle

335

4.9.4 Implementierung

336

4.9.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

341

4.10 Strategie

343

4.10.1 Steckbrief

343

4.10.2 Beschreibung

343

4.10.3 Anwendungsfälle

345

4.10.4 Implementierung

346

4.10.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

350

4.11 Schablonenmethode

351

4.11.1 Steckbrief

352

4.11.2 Beschreibung

352

4.11.3 Anwendungsfälle

354

4.11.4 Implementierung

355

4.11.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

357

4.12 Besucher

358

4.12.1 Steckbrief

358

4.12.2 Beschreibung

358

4.12.3 Anwendungsfälle

364

4.12.4 Implementierung

365

4.12.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

370

5 Muster verteilter Architekturen

375

5.1 Kleine Architekturmusterkunde mit Historie

376

5.1.1 Am Anfang war der Monolith

376

5.1.2 DLLs (Dynamic Link Libraries)

377

5.1.3 Shared DLLs

378

5.1.4 Client-Server

379

5.1.5 Serviceorientierte Architekturen (SOA)

381

5.1.6 Peer to Peer

383

5.2 The (8) Fallacies of Distributed Computing

384

5.2.1 Irrtum No. 1: Das Netzwerk arbeitet zuverlässig

384

5.2.2 Irrtum No. 2: Die Latenzzeit ist 0

385

5.2.3 Irrtum No. 3: Die Bandbreite ist unbegrenzt

388

5.2.4 Irrtum No. 4: Das Netzwerk ist sicher

388

5.2.5 Irrtum No. 5: Die Netzwerktopologie ändert sich nicht

389

5.2.6 Irrtum No. 6: Es gibt nur einen Administrator

390

5.2.7 Irrtum No. 7: Der Datentransport ist umsonst

391

5.2.8 Irrtum No. 8: Das Netzwerk ist homogen

391

5.3 Serviceorientierte Architekturen

391

5.3.1 Definition und Merkmale von SOA und Services

392

5.3.2 Kommunikationsmuster

396

5.3.3 Weitere Überlegungen

399

5.4 Event Sourcing

406

5.4.1 Steckbrief

406

5.4.2 Beschreibung

406

5.4.3 Anwendungsfälle

412

5.4.4 Weitere Überlegungen und Alternativen

412

5.5 Command Query Responsibility Segregation (CQRS)

415

5.5.1 Steckbrief

416

5.5.2 Beschreibung

416

5.5.3 Anwendungsfälle

425

5.5.4 Implementierung

426

5.5.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

428

6 Datenmuster

431

6.1 Unit of Work

432

6.1.1 Steckbrief

432

6.1.2 Beschreibung

432

6.1.3 Anwendungsfälle

434

6.1.4 Implementierung

436

6.1.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

439

6.2 Transaktionen

443

6.2.1 Teilnehmer an einer Transaktion

443

6.2.2 Tugenden

444

6.2.3 ACID

445

6.2.4 Ergebnisse einer Transaktion: Commit und Rollback

446

6.2.5 Parallele Transaktionen

447

6.2.6 Mögliche Probleme paralleler Transaktionen

448

6.2.7 Isolation Levels

454

6.2.8 Verteilte Transaktionen

457

6.3 Datentransferobjekt (DTO)

458

6.3.1 Steckbrief

459

6.3.2 Beschreibung

459

6.3.3 Anwendungsfälle

460

6.3.4 Implementierung

461

6.3.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

462

6.4 Table Data Gateway

467

6.4.1 Steckbrief

467

6.4.2 Beschreibung

468

6.4.3 Anwendungsfälle

470

6.4.4 Implementierung

471

6.4.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

473

6.5 Row Data Gateway

475

6.5.1 Steckbrief

475

6.5.2 Beschreibung

476

6.5.3 Anwendungsfälle

477

6.5.4 Implementierung

477

6.5.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

480

6.6 Identity Map bzw. Identity Function

482

6.6.1 Steckbrief

482

6.6.2 Beschreibung

482

6.6.3 Anwendungsfälle

484

6.6.4 Implementierung

485

6.6.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

486

6.7 Optimistisches Sperren

487

6.7.1 Steckbrief

487

6.7.2 Beschreibung

487

6.7.3 Anwendungsfälle

491

6.7.4 Implementierung

492

6.7.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

492

6.8 Pessimistisches Sperren

495

6.8.1 Steckbrief

495

6.8.2 Beschreibung

495

6.8.3 Anwendungsfälle

501

6.8.4 Implementierung

501

6.8.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

506

6.9 Vererbung

507

6.9.1 Klassenhierarchie

508

6.9.2 Eine Tabelle für alle Klassen

509

6.9.3 Eine Tabelle für jede Klasse

511

6.9.4 Eine Tabelle für jede konkrete Klasse

515

7 GUI-Muster

519

7.1 Model View Controller (MVC)

519

7.1.1 Steckbrief

520

7.1.2 Beschreibung

520

7.1.3 Anwendungsfälle

526

7.1.4 Implementierung

527

7.1.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

538

7.2 Model View Presenter (MVP)

541

7.2.1 Steckbrief

541

7.2.2 Beschreibung

542

7.2.3 Anwendungsfälle

546

7.2.4 Weitere Überlegungen und Alternativen

547

7.3 Model View ViewModel (MVVM)

549

7.3.1 Steckbrief

549

7.3.2 Beschreibung

549

7.3.3 Anwendungsfälle

552

7.3.4 Implementierung

552

7.3.5 Weitere Überlegungen und Alternativen

562

8 Design- und Entwicklungsprinzipien

563

8.1 Merkmale schlechten Designs

563

8.1.1 Starre, unflexible Software

564

8.1.2 Fragile Software

564

8.1.3 Nicht wiederverwendbare Software

565

8.1.4 Unnötige Wiederholungen

565

8.1.5 Viskosität

566

8.1.6 Unnötige Komplexität

566

8.1.7 Undurchsichtige Software (opake Software)

567

8.2 SOLID

567

8.2.1 S – Single-Responsibility-Prinzip

568

8.2.2 O – Open-Closed-Prinzip

571

8.2.3 L – Liskovsches Substitutionsprinzip (LSP)

575

8.2.4 I – Interface-Segregation-Prinzip

579

8.2.5 D – Dependency-Inversion-Prinzip

581

8.3 Das agile Manifest

584

8.3.1 Agilität allenthalben

584

8.3.2 Die Werte

586

8.3.3 Prinzipien

588

8.3.4 You Ain’t Gonna Need It (YAGNI)

589

8.4 Designprinzipien

591

8.4.1 Keep It Short and Simple (KISS)

592

8.4.2 Don’t Repeat Yourself (DRY)

593

8.4.3 Separation of Concerns (SoC)

595

8.4.4 Das Gesetz von Demeter

596

8.4.5 Design by Contract

597

8.4.6 Das Selbstdokumentationsprinzip

599

8.4.7 Single-Choice-Prinzip

599

8.5 Design Smells und Anti-Patterns zu Abstraktionen

601

8.5.1 Zu viel Abstraktion

603

8.5.2 Zu wenig Abstraktion

605

8.5.3 Unvollständige Abstraktion

607

8.5.4 Abstraktionen ohne ausreichende Abgrenzungen

608

8.5.5 Weitere Probleme mit Abstraktionen

609

8.6 Design Smells und Anti-Patterns zur Kapselung

613

8.6.1 Fehlende oder lückenhafte Kapselung

614

8.6.2 Über Modularität

616

8.6.3 Zyklische Benutzungsbeziehungen

616

8.6.4 Zu viele Beziehungen

619

8.7 Design Smells und Anti-Patterns zu Hierarchien

620

8.7.1 Zu komplexe bzw. unnötige Hierarchie

620

8.7.2 Zu flache bzw. fehlende Hierarchie

623

8.7.3 Rebellierende Hierarchien

625

8.7.4 Zyklische Hierarchien

628

8.7.5 Unechte Hierarchien

628

8.7.6 Redundante Hierarchien bzw. mehrere Pfade in Hierarchien

630