Các mẫu thiết kế hướng đối tượng (P.2)

Trong phần này ta sẽ tìm hiểu về các mẫu thiết kế trong nhóm mẫu kiến tạo (Creational Pattern)


1.Mẫu kiến tạo(Creational Pattern)

Những mẫu này hỗ trợ cho một trong những nhiệm vụ của lập trình hướng đối tượng – khởi tạo đối tượng trong hệ thống. Hầu hết các hệ thống hướng đối tượng phức tạp yêu cầu nhiều đối tượng được thể hiện theo thời gian, và các mẫu này hỗ trợ cho việc tạo các tiến trình bằng việc cung cấp các khả năng:
- Sự thể hiện chung – Điều này cho phép các đối tượng được tạo ra trong hệ thống không cần phải định nghĩa một đặc tả kiểu lớp trong mã nguồn
- Đơn giản – Một vài mẫu làm cho việc khởi tạo đối tượng trở nên dễ dàng, vì vậy lớp “gọi” khởi tạo đối tượng không phải viết mã nhiều cũng như phức tạp

1.1.Abstract Factory Method Pattern

- Ý nghĩa
Đóng gói một nhóm những lớp đóng vai trò “sản xuất” (Factory) trong ứng dụng, đây là những lớp được dùng để tạo lập các đối tượng. Các lớp sản xuất này có chung một giao diện lập trình được kế thừa từ một lớp cha thuần ảo gọi là “lớp sản xuất ảo”

- Cấu trúc mẫu

Trong đó:
o AbstractFactory: là lớp trừu tượng, tạo ra các đối tượng thuộc 2 lớp trừu tượng là: AbstractProductA và AbstractProductB
o ConcreteFactoryX: là lớp kế thừa từ AbstractFatory, lớp này sẽ tạo ra một đối tượng cụ thể
o AbstractProduct: là các lớp trừu tượng, các đối tượng cụ thể sẽ là các thể hiện của các lớp dẫn xuất từ lớp này.

- Tình huống áp dụng
o Phía trình khách sẽ không phụ thuộc vào việc những sản phẩm được tạo ra như thế nào.
o Ứng dụng sẽ được cấu hình với một hoặc nhiều họ sản phẩm.
o Các đối tượng cần phải được tạo ra như một tập hợp để có thể tương thích với nhau.
o Chúng ta muốn cung cấp một tập các lớp và chúng ta muốn thể hiện các ràng buộc, các mối quan hệ giữa chúng mà không phải là các thực thi của chúng(interface).


- Ví dụ
Giả sử ta cần viết một ứng dụng quản lý địa chỉ và số điện thoại cho các quốc gia trên thế giới. Điạ chỉ và số địa thoại của mỗi quốc gia sẽ có 1 số điểm giống nhau và 1 số điểm khác nhau. Ta xây dựng sơ đồ lớp như sau:

Ta sẽ xây dựng các phương thức tạo Address, và PhoneNumber cụ thể trong các lớp USAAddressPhoneFactory, FrechAddressPhoneFactory.
Với phương thực createProductAddress() của lớp USAAddressPhoneFactory sẽ trả về đối tượng của lớp USAAddress
Với phương thực createProductAddress() của lớp FrechAddressPhoneFactory sẽ trả về đối tượng của lớp FrechAddress
Tương tự với PhoneNumber.

AddressFactory.java

public interface AddressFactory {
public Address createAddress();
public PhoneNumber createPhoneNumber();
}

Address.java

public abstract class Address {
private String street;
private String city;
private String region;
private String postalCode;

public static final String EOL_STRING =
System.getProperty("line.separator");
public static final String SPACE = " ";

public String getStreet() {
return street;
}
public String getCity() {
return city;
}
public String getPostalCode() {
return postalCode;
}
public String getRegion() {
return region;
}
public abstract String getCountry();
public String getFullAddress() {
return street + EOL_STRING + city + SPACE + postalCode + EOL_STRING;
}
public void setStreet(String newStreet) {
street = newStreet;
}
public void setCity(String newCity) {
city = newCity;
}
public void setRegion(String newRegion) {
region = newRegion;
}
public void setPostalCode(String newPostalCode) {
postalCode = newPostalCode;
}
}

USAddressFactory.java

public class USAddressFactory implements AddressFactory{
public Address createAddress(){
return new USAddress();
}
public PhoneNumber createPhoneNumber(){
return new USPhoneNumber();
}
}

USAddress.java

public class USAddress extends Address{
private static final String COUNTRY = "UNITED STATES";
private static final String COMMA = ",";
public String getCountry(){
return COUNTRY;
}
public String getFullAddress(){
return getStreet() + EOL_STRING + getCity() + COMMA + SPACE + getRegion() + SPACE + getPostalCode() + EOL_STRING + COUNTRY + EOL_STRING;
}
}
Tương tự cho lớp PhoneNumber và USAPhoneNumber

1.2.Builder Pattern

- Ý nghĩa
Phân tách những khởi tạo các thành phần của một đối tượng phức hợp, để có thể cùng một khởi tạo mà có thể tạo nên nhiều định dạng khác nhau.

- Cấu trúc mẫu

Trong đó:
o Director: là lớp điều khiển tạo ra một đối tượng Product
o Builder: là lớp trừu tượng cho phép tạo ra đối tượng Product từ các phương thức nhỏ khởi tạo từng thành phần của Product
o ConcreteBuilder: là lớp dẫn xuất của Builder, khởi tạo từng đối tượng cụ thể, lớp này sẽ khởi tạo đối tượng.

- Tình huống áp dụng

o Có cấu trúc bên trong phức tạp (đặc biệt là một biến là một tập các đối tượng liên quan với nhau)
o Có các thuộc tính phụ thuộc vào các thuộc tính khác
o Sử dụng các đối tượng khác trong hệ thống mà có thể khó khởi tạo hoặc khởi tạo phức tạp

- Ví dụ
Ta lại xét đối tượng Address, có các thành phần sau: Street, City và Region. Ta phân tách việc khởi tạo 1 đối tượng Address thành các phần : buildStreet, buildCity và buildRegion.

Trong đó:
o AddressDirector: là lớp tạo ra đối tượng Address
o AddressBuilder: là lớp trừu tượng cho phép tạo ra 1 đối tượng Address bằng các phương thức khởi tạo từng thành phần của Address
o USAddressBuilder: là lớp tạo ra các Address. USAddressBuilder sẽ tạo ra địa chỉ theo chuẩn của USA

Address.java

class Address(){
private String street;
private String city;
private String region;
/**
* @return the city
*/
public String getCity() {
return city;
}
/**
* @param city the city to set
*/
public void setCity(String city) {
this.city = city;
}
/**
* @return the region
*/
public String getRegion() {
return region;
}
/**
* @param region the region to set
*/
public void setRegion(String region) {
this.region = region;
}
/**
* @return the street
*/
public String getStreet() {
return street;
}
/**
* @param street the street to set
*/
public void setStreet(String street) {
this.street = street;
}
}
AddressBuilder.java

abstract class AddressBuilder{
abstract public void buildStreet(String street){}
abstract public void buildCity(String city){}
abstract public void buildRegion(String region){}
}

USAddressBuilder.java

class USAddressBuilder extends AddressBuilder {
private Address add;
public void buildStreet(String street){
add.setStreet(street);
}
public void buildCity(String city){
add.setCity(city);
}
public void buildRegion(String region){
add.setRegion(region);
}
public Address getAddress(){
return add;
}
}

AddressDirector.java

class AddressDirector{
public void Contruct(AddressBuilder builder, String street, String city, String region){
builder.buildStreet(street);
builder.buildCity(city);
builder.buildRegion(region);
}
}

Client.java

class Client{
AddressDirector director = new AddressDirector();
USAddressBuilder b = new USAddressBuilder();
director.Contruct(b. “Street 01”, “City 01”, “Region 01”);
Address add = b.getAddress();
}

1.3.Factory Method
- Ý nghĩa
Định nghĩa một phương thức chuẩn để khởi tạo đối tượng, như là một phần của phương thức tạo, nhưng việc quyết định kiểu đối tượng nào được tạo ra thì phụ thuộc vào các lớp con

- Cấu trúc mẫu

Trong đó:
o Creator là lớp trừu tượng, khai báo phương thức factoryMethod() nhưng không cài đặt
o Product cũng là lớp trừu tượng
o ConcreteCreatorA và ConcreteCreatorB là 2 lớp kế thừa từ lớp Creator để tạo ra các đối tượng riêng biệt
o ConcreteProductA và ConcreteProductB là các lớp kế thừa của lớp Product, các đối tượng của 2 lớp này sẽ do 2 lớp ConcreteCreatorA và ConcreteCreatorB tạo ra


- Tình huống áp dụng
o Khi bạn muốn tạo ra một framework có thể mở rộng, có nghĩa là nó cho phép tính mềm dẻo trong một số quyết định như chỉ ra loại đối tượng nào được tạo ra
o Khi bạn muốn 1 lớp con, mở rộng từ 1 lớp cha, quyết định lại đối tượng được khởi tạo
o Khi bạn biết khi nào thì khởi tạo một đối tượng nhưng không biết loại đối tượng nào được khởi tạo
o Bạn cần một vài khai báo chồng phương thức tạo với danh sách các tham số như nhau, điều mà Java không cho phép. Thay vì điều đó ta sử dụng các Factory Method với các tên khác nhau

- Ví dụ
Ta xét lại ví dụ về các địa chỉ ở phần Abstract Pattern

1.4.Prototype
- Ý nghĩa
Giúp khởi tạo đối tượng bằng cách copy một đối tượng khác đã tồn tại (đối tượng này là “prototype” – nguyên mẫu).

- Cấu trúc mẫu

Trong đó:
o Prototype là lớp trừu tượng cài đặt phương thức myClone() là phương thức copy bản thân đối tượng đã tồn tại.
o ConcretePrototype1 và ConcretePrototype2 là các lớp kế thừa lớp Prototype.

- Tình huống áp dụng
o Khi bạn muốn khởi tạo một đối tượng bằng cách sao chép từ một đối tượng đã tồn tại

- Ví dụ

1.5.Singleton
- Ý nghĩa
Mẫu này được thiết kế để đảm bảo cho một lớp chỉ có thể tạo ra duy nhất một thể hiện của nó

- Cấu trúc mẫu

Trong đó:
o Singleton cung cấp một phương thức tạo private, duy trì một thuộc tính tĩnh để tham chiếu đến một thể hiện của lớp Singleton này, và nó cung cấp thêm một phương thức tĩnh trả về thuộc tính tĩnh này

- Tình huống áp dụng
o Khi bạn muốn lớp chỉ có 1 thể hiện duy nhất và nó có hiệu lực ở mọi nơi

- Ví dụ

public class Singleton {

private String _strName;

private static Singleton instance;

private Singleton(String name){
_strName = name;
}

public static Singleton getInstance(String name){
if (instance == null)
instance = new Singleton(name);
return instance;
}

public void printName(){
System.out.println(this._strName);
}
}