Das Zustandsmuster

Das Zustandsmuster Eine Einfhrung

Julian Fietkau

Universitt Hamburg

25. August 2010

Julian Fietkau

Organisatorisches vorweg

Diese Folien sind unter CC-BY-SA 3.0 freigegeben.Alle Illustrationen, soweit sie nicht von mir erstelltwurden, stammen aus dem OpenClipArt-Projekt.

Folien-Download und Feedback-Mglichkeit:

http://www.julian-fietkau.de/das_zustandsmuster

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http://www.julian-fietkau.de/das_zustandsmuster

Inhaltsverzeichnis Julian Fietkau

bersicht

Was sind Entwurfsmuster?

Ein Beispiel fr zustandsbasiertes Verhalten

Das Zustandsmuster

Implementation des Beispiels

Weiteres Wissenswertes

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Was sind Entwurfsmuster? Julian Fietkau

bersicht



Das Zustandsmuster



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Die Grundidee (objektorientierter) Entwurfsmuster

Beim objektorientierten Entwurf wird ein abstraktes Modell inKlassen bzw. Code gegossen. Wie genau das geschieht ist eineFrage von Design.

Hierbei tauchen bestimmte abstrakte Fragen immer wieder auf(Meta-Probleme).

Objektorientierte Entwurfsmuster bieten schablonenartigeLsungen fr solche Meta-Probleme. Es liegt am Programmie-rer, das Muster auf das konkrete Problem zu bertragen.

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Standardliteratur

Entwurfsmuster: Elemente wiederverwendbarer objektorientierterSoftware (Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, John Vlissides)

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Ein Beispiel fr zustandsbasiertes Verhalten Julian Fietkau

bersicht



Das Zustandsmuster



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Der Kippschalter einer Lampe

Mgliche Zustnde: Licht aus, halbe Helligkeit, volle HelligkeitMgliche Aktionen: drcke links, drcke rechts

Zustandsabhngiges Verhalten: Wie hell ist die Lampe?

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Das Zustandsdiagramm

Licht aus

drcke rechts

dr

cke

links

dr

cke rech

ts

HalbeHelligkeit

VolleHelligkeit

drcke rechts

drcke links drcke links

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Ein Beispiel fr zustandsbasiertes Verhalten Julian Fietkau 1 public class Lampe {

private enum LampeZustand {LICHT_AUS, HALBE_HELLIGKEIT, VOLLE_HELLIGKEIT;

5 }

private LampeZustand zustand = LampeZustand.LICHT_AUS;

public void drueckeLinks() {10 if(zustand == LampeZustand.LICHT_AUS) {

zustand = LampeZustand.VOLLE_HELLIGKEIT;} else if(zustand == LampeZustand.HALBE_HELLIGKEIT) {

zustand = LampeZustand.LICHT_AUS;}

15 }

public void drueckeRechts() {...}

public double gibHelligkeit() {20 double helligkeit = 0.0;

if(zustand == LampeZustand.LICHT_AUS) {helligkeit = 0.0;

} else if(zustand == LampeZustand.HALBE_HELLIGKEIT) {helligkeit = 0.5;

25 } else if(zustand == LampeZustand.VOLLE_HELLIGKEIT) {helligkeit = 1.0;

}return helligkeit;

}30 }

Lampe.java8 / 14

Listings/2NaivMitEnum/Lampe.javapublicclassLampe{

privateenumLampeZustand{

LICHT_AUS,HALBE_HELLIGKEIT,VOLLE_HELLIGKEIT;

}

privateLampeZustandzustand=LampeZustand.LICHT_AUS;

publicvoiddrueckeLinks(){

if(zustand==LampeZustand.LICHT_AUS){

zustand=LampeZustand.VOLLE_HELLIGKEIT;

}elseif(zustand==LampeZustand.HALBE_HELLIGKEIT){

zustand=LampeZustand.LICHT_AUS;

}

}

publicvoiddrueckeRechts(){...}

publicdoublegibHelligkeit(){

doublehelligkeit=0.0;

if(zustand==LampeZustand.LICHT_AUS){

helligkeit=0.0;

}elseif(zustand==LampeZustand.HALBE_HELLIGKEIT){

helligkeit=0.5;

}elseif(zustand==LampeZustand.VOLLE_HELLIGKEIT){

helligkeit=1.0;

}

returnhelligkeit;

}

}

Naive Umsetzung: Lampe.java

Das Zustandsmuster Julian Fietkau

bersicht



Das Zustandsmuster



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Das Zustandsmuster Julian Fietkau

Abstrakte Darstellung des Zustandsmusters

Context

State : myState

request()

...

myState.handle();

...

State

handle()

ConcreteStateA

handle()

ConcreteStateB

handle()

Der Kontext hlt ein Zustandsobjekt Zustandsabhngiges Verhalten wird dorthin delegiert Wie funktionieren bergnge?

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Implementation des Beispiels Julian Fietkau

bersicht



Das Zustandsmuster



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Eine Variante: dezentrale bergnge

LampeZustandLichtAus

drueckeLinks() : LampeZustanddrueckeRechts() : LampeZustandgibHelligkeit() : double

Lampe

LampeZustand : zustand

drueckeLinks()drueckeRechts()gibHelligkeit() : double

LampeZustand


LampeZustandVolleHelligkeit



LampeZustandHalbeHelligkeitpublic void drueckeLinks() { zustand =

zustand.drueckeLinks();

}

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1 public class Lampe {

private LampeZustand zustand;

5 public Lampe() {zustand = new LampeZustandLichtAus();

}

public void drueckeLinks() {10 zustand = zustand.drueckeLinks();

}

public void drueckeRechts() {zustand = zustand.drueckeRechts();

15 }

public double gibHelligkeit() {return zustand.gibHelligkeit();

}20 }

Lampe.java

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Listings/3ZustandDezentral/Lampe.javapublicclassLampe{

privateLampeZustandzustand;

publicLampe(){

zustand=newLampeZustandLichtAus();

}

publicvoiddrueckeLinks(){

zustand=zustand.drueckeLinks();

}

publicvoiddrueckeRechts(){

zustand=zustand.drueckeRechts();

}


returnzustand.gibHelligkeit();

}

}

Zustandsmuster mit dezentraler Transitionsverwaltung: Lampe.java

Implementation des Beispiels Julian Fietkau 1 public interface LampeZustand {

public LampeZustand drueckeLinks();

public LampeZustand drueckeRechts();5

public double gibHelligkeit();}

LampeZustand.java

1 public class LampeZustandHalbeHelligkeit implements LampeZustand {

public LampeZustand drueckeLinks() {return new LampeZustandLichtAus();

5 }

public LampeZustand drueckeRechts() {return this;

}10

public double gibHelligkeit() {return 0.5;

}}

LampeZustandHalbeHelligkeit.java

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Listings/3ZustandDezentral/LampeZustand.javapublicinterfaceLampeZustand{

publicLampeZustanddrueckeLinks();

publicLampeZustanddrueckeRechts();

publicdoublegibHelligkeit();

}

Zustandsmuster mit dezentraler Transitionsverwaltung: LampeZustand.java

Listings/3ZustandDezentral/LampeZustandHalbeHelligkeit.javapublicclassLampeZustandHalbeHelligkeitimplementsLampeZustand{

publicLampeZustanddrueckeLinks(){

returnnewLampeZustandLichtAus();

}

publicLampeZustanddrueckeRechts(){

returnthis;

}


return0.5;

}

}

Zustandsmuster mit dezentraler Transitionsverwaltung: LampeZustandHalbeHelligkeit.java


Beobachtungen

Das zustandsabhngige Verhalten ist besser gekapselt und vomKontext getrennt

Weniger Sprnge im Code, bessere bersicht Aber: struktureller Overhead

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Weiteres Wissenswertes Julian Fietkau

bersicht



Das Zustandsmuster



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Weiteres Wissenswertes Julian Fietkau

Hinweise

Es gibt viele Varianten der Implementierung, die unterverschiedenen Umstnden sinnvoll sind.

In aktuellen Java-Versionen erleichtern Enums die Umsetzung. Nicht jedes zustandsabhngige Verhalten muss mit demZustandsmuster beantwortet werden - keep it simple.

Modellierung zustandsorientierter Systeme in Java: DasZustandsmuster, Varianten und Alternativen(Julian Fietkau, Janina Nemec)

http://www.julian-fietkau.de/modellierung_zustandsorientierter_systeme_in_java

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Ende Julian Fietkau

Danke fr die Aufmerksamkeit!

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