Io-8-lab-wiki

Ćwiczenie 8. Projektowanie i wzorce projektowe

Informacje wstępne

Ćwiczenie stanowi ilustrację do wykładu nt. wzorców projektowych. Celem ćwiczenia jest zaimplementowanie wzorca Observer w znanym problemie producent-konsument.

Przed przystąpieniem do realizacji ćwiczenia należy zapozanać się z wykładem oraz rozdziałem poświęconym wzorcowi Observer w książce Shallowaya i Trotta.

Sugerowanym środowiskiem programowania jest Eclipse.

Zadanie 1

Napisz program stanowiący implementację systemu producentów i konsumentów z wykorzystaniem wzorca Observer.

W programie występują trzy rodzaje obiektów:

• Producenci, będący instancjami klasy Producent. Wstawiają oni do obiektu Magazyn wyprodukowane przez siebie produkty (kolejne liczby naturalne; licznik jest zmienną statyczną w klasie Producent.
• Magazyn, który istnieje dokładnie w jednej kopii
• Konsumenci, będący instancjami klasy Konsument. Usuwają oni z obiektu Magazyn wstawione tam przez Producentów liczby oraz wyświetlają ich wartości na ekranie.

Schemat powiązań między obiektami

W programie obiektem aktywnym jest Magazyn. Jest on obiektem obserwowanym przez wszystkich Producentów i wszystkich Konsumentów, stanowiących dwie grupy jego obserwatorów.

Magazyn, w momencie gdy posiada miejsce do wstawienia nowych elementów, powiadamia o tym wszystkich obserwujących go Producentów. W odpowiedzi każdy z nich, po upewnieniu się, że faktycznie może wstawić nowy element, produkuje go i wstawia do Magazynu.

Magazyn, powiadamiając swoich obserwatorów, przekazuje im referencję this, dzięki czemu mogą one sprawdzić, czy faktycznie jest miejsce w Magazynie.

public void powiadomProducentów() {
  for (Producent prod : producenci) {
    prod.produkuj(this);
  }
}

Gdy w Magazynie znajdują się jakiekolwiek elementy, powiadamia on o tym wszystkich obserwujących go Konsumentów. W odpowiedzi każdy z nich, po upewnieniu się, że faktycznie może odebrać element, usuwa go z Magazynu i wyświetla jego wartość na ekranie.

public void powiadomKonsumentów() {
  for (Konsument kons : konsumenci) {
    kons.konsumuj(this);
  }
}

Zatem obiekty Producent i Konsument definiują jedynie metody produkujące i konsumujące, natomiast głównym wątkiem jest powtarzająca się w pętli sekwencja powiadomień wysyłanych do Producentów i Konsumentów przez obiekt Magazyn.

while (true) {
   if (magazyn.maMiejsce())
     powiadomProducentów();
   if (magazyn.saElementy())
     powiadomKonsumentów();
   sleep(100);
} 

Uruchomienie programu (w metodzie main()) polega na

1. utworzeniu obiektu Magazynu o określonej pojemności
2. utworzeniu i dołączeniu do Magazynu obiektów Producentów i Konsumentów jako jego obserwatorów
3. wykonywanie opisanej powyżej pętli

Zadanie 2

Zmień program tak, aby korzystał z istniejących w JDK interfejsów java.util.Observer oraz java.util.Observable

Przykładowe rozwiązanie

Przykładowe rozwiązanie ćwiczenia w postaci zarchiwizowanego projektu Eclipse można znaleźć tutaj

Pytania do dyskusji

1. W opisanym systemie Producenci i Konsumenci są instancjami różnych klas. Czy istnieje możliwość stworzenia klasy, która mogłaby występować w obu tych rolach? Jeżeli tak, to jakich zmian wymagałoby to rozwiązanie?
2. Jakie zmiany należałoby wprowadzić, aby umożliwić obsługę wielu Magazynów?
3. Jakie powiązania istnieją pomiędzy wszystkimi obiektami w tym systemie? Jaki jest wpływ Producentów i Konsumentów na siebie nawzajem?

Literatura

1. J. Cooper "Java. Wzorce projektowe". Helion, 2001
2. A. Shalloway, J. R. Trott "Programowanie zorientowane obiektowo. Wzorce projektowe. Wydanie II". Helion, 2005.