Bài giảng Các mẫu thiết kế hướng đối tượng - Chương 7: Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo đối tượng (Creational Patterns)

Chương 7

Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

(Creational Patterns)

7.1 Tổng quát về nhóm mẫu “Creational”

7.2 Mẫu Abstract Factory

7.3 Mẫu Factory Method

7.4 Mẫu Prototype

7.5 Mẫu Builder

7.6 Mẫu Singleton

7.7 Kết chương

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 1

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.1 Tổng quát về nhóm mẫu “Creational”

 Đối tượng thường chứa nhiều thuộc tính dữ liệu và nhiều tham

khảo ₫ến các ₫ối tượng khác. Đoạn code khởi tạo giá trị cho các

thuộc tính và tham khảo này phụ thuộc hoàn toàn vào sự hiện

thực cụ thể của ₫ối tượng. Chúng ta cần tách ₫oạn code này khỏi

code của client sử dụng ₫ối tượng.

 Thường client muốn tạo ₫ối tượng phức hợp mà không cần quan

tâm ₫ến các thông tin cụ thể chi tiết sau :

. Đối tượng phức hợp thuộc class cụ thể nào.

. Nó chứa các loại ₫ối tượng con nào, số lượng ra sao.

. Mối quan hệ giữa các ₫ối tượng con như thế nào.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 2

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.1 Tổng quát về nhóm mẫu “Creational”

 Các mẫu thiết kế “Creational” sẽ giúp code client linh ₫ộng về mặt

khởi tạo, quản lý và sử dụng ₫ối tượng. Chúng có thể cho phép

client chủ ₫ộng trong việc xác ₫ịnh ₫ối tượng nào ₫ược tạo ra, ai

tạo ra ₫ối tượng ₫ó, cách thức và thời ₫iểm khởi tạo ₫ối tượng ₫ó.

 Đặc ₫iểm nổi bật của các mẫu thiết kế “creational” là ₫oạn code

client cần sử dụng ₫ối tượng không trực tiếp sinh ra ₫ối tượng mà

nhờ các phần tử trung gian ₫ể tăng ₫ộ linh ₫ộng, tối thiểu hóa sự

phụ thuộc vào các class ₫ối tượng cụ thể.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 3

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.2 Mẫu Abstract Factory

Mục tiêu :

. Cung cấp cho Client 1 interface gồm tập tác vụ khởi tạo các

₫ối tượng ₫ược dùng trong Client nhưng che dấu mọi chi tiết về

₫ối tượng ₫ược tạo ra, thí dụ như thuộc class cụ thể nào…

. Một trong các mục tiêu của việc viết code ứng dụng là phải có

tính tổng quát cao và ₫ộ ₫ộc lập cao với chi tiết hiện thực của

các ₫ối tượng mà nó dùng. Một trong các phương án ₫ể ₫ạt

₫ược mục tiêu trên là không dùng lệnh new ₫ể tạo ra ₫ối tượng

cần dùng vì nếu dùng lệnh new thì phải xác ₫ịnh tên class cụ

thể và như vậy sẽ phụ thuộc vào class này. Mẫu

AbstractFactory sẽ giúp chúng ta tạo ₫ối tượng mà không cần

biết tên class cụ thể ₫ược dùng.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 4

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.2 Mẫu Abstract Factory

Thí dụ về việc dùng mẫu Abstract factory :

. Ta muốn viết chương trình GUI (dùng giao diện ₫ồ họa trực quan)

có khả năng chạy trên nhiều platform khác nhau (chương trình

multi-platform). Mỗi platform có một họ các class miêu tả các ₫ối

tượng giao diện phổ dụng như TextBox, Button,… Giả sử các ₫ối

tượng giao diện cùng chức năng trên các platform khác nhau hỗ

trợ cùng interface thống nhất (nếu không ta dùng mẫu Adapter ₫ể

có ₫ược kết quả này). Việc sử dụng cụ thể họ các class giao diện

nào chỉ biết khi chương trình bắt ₫ầu chạy. Để giải quyết vấn ₫ề

trên, cách tốt nhất là dùng mẫu AbstractFactory với lược ₫ồ class

như sau :

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 5

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.2 Mẫu Abstract Factory

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 6

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.2 Mẫu Abstract Factory

Ta có thể xây

dựng mẫu

AbstractFactory

theo loại class

pattern với lược

₫ồ class như sau

:

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 7

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.2 Mẫu Abstract Factory

Các phần tử tham gia :

. IObjectA, IObjectB : interface thống nhất của các ₫ối tượng cùng

chức năng trong các họ khác nhau.

. IAbstractFactory : interface của ₫ối tượng chuyên tạo các ₫ối

tượng dùm cho Client.

. ConcreteFactory1… : class hiện thực các tác vụ tạo ₫ối tượng

trong interface IAbstractFactory. Hệ thống có nhiều

ConcreteFactory, mỗi ConcreteFactory sinh ra các ₫ối tượng cùng

họ, các họ ₫ối tượng do các ConcreteFactory tạo ra tương ₫ồng

nhau về vai trò, về chức năng.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 8

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.2 Mẫu Abstract Factory

Các phần tử tham gia (tt) :

. ObjectA, ObjectB : class hiện thực ₫ối tượng ₫ược tạo ra bởi class

ConcreteFactory tương ứng, nó hỗ trợ interface sử dụng tương

ứng.

. Client : ₫oạn code cần tạo và sử dụng các ₫ối tượng. Client chỉ sử

dụng các interface IAbstractFactory, IObjectA, IObjectB,… và như

thế hoàn toàn ₫ộc lập với các class cụ thể mà nó sẽ dùng.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 9

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.2 Mẫu Abstract Factory

Quá trình tương tác giữa các phần tử :

. Tại thời ₫iểm dịch, Client có biến tham khảo ₫ến ₫ối tượng

IAbstractFactory (giả sử tên là factory).

. Tại thời ₫iểm run-time, dựa vào ngữ cảnh, Client sẽ biết cần sử

dụng họ ₫ối tượng nào và nó sẽ tạo ₫ối tượng ConcreteFactory

tương ứng rồi gán tham khảo vào biến factory. Sau ₫ó trong giải

thuật, mỗi lần tạo ₫ối tượng cần dùng, thông qua biến factory,

Client sẽ gởi thông ₫iệp ₫ể yêu cầu ConcreteFactory tạo ra ₫ối

tượng mong muốn.

. Client dựa vào interface của ₫ối tượng ₫ược tạo ra ₫ể sử dụng ₫ối

tượng này.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 10

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.3 Mẫu Factory Method

Mục tiêu :

. Client ₫ịnh nghĩa interface các tác vụ khởi tạo ₫ối tượng phức

hợp cần dùng rồi sử dụng các tác vụ này trong ₫oạn code của

mình, nhưng không hiện thực cụ thể các tác vụ khởi tạo ₫ối

tượng mà ₫ể class con của mình override và hiện thực theo

yêu cầu riêng của từng class con.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 11

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.3 Mẫu Factory Method

Thí dụ về việc dùng mẫu Factory method :

. Các ứng dụng trong bộ MS Office như Word, Excel, PowerPoint

₫ều có cơ chế khởi tạo, xử lý tài liệu giống nhau cho dù cấu trúc

vật lý của các tài liệu trong các ứng dụng là khác nhau. Để viết

₫oạn code xử lý tài liệu trong các ứng dụng MS Office nhất quán,

₫ộc lập với tài liệu cụ thể, Microsoft ₫ã dùng mẫu Factory Method

như sau ₫ể thiết kế các ứng dụng MS Office :

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 12

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.3 Mẫu Factory Method

docs

Application

IDocument

Document* doc=CreateDocument();

docs.Add(doc);

doc->Open();

CreateDocument()

NewDocument()

OpenDocument()

Open()

Close()

Save()

Revert()

MyApplication

MyDocument

CreateDocument()

return new MyDocument;

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 13

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.3 Mẫu Factory Method

Ta có thể xây dựng mẫu Factory Method theo loại class pattern với

lược ₫ồ class như sau :

docs

Creator

IProduct

...

FactoryMethod()

AnOperation()

Product = FactoryMethod();

...

ConcreteCreator

ConcreteProduct

FactoryMethod()

return new ConcreteProduct;

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 14

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.3 Mẫu Factory Method

Các phần tử tham gia :

. Creator (Application) : class chứa code client cần tạo và sử dụng

₫ối tượng phức hợp, nó sẽ chứa ₫ặc tả các tác vụ khởi tạo ₫ối

tượng phức hợp cần dùng.

. ConcreteCreator (MyApplication) : class hiện thực các tác vụ tạo

₫ối tượng trong class cha Creator.

. IProduct (IDocument) : interface của ₫ối tượng phức hợp cần tạo

và sử dụng.

. ConcreteProduct (MyDocument) : class miêu tả ₫ối tượng phức

hợp cụ thể cần tạo và sử dụng.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 15

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.4 Mẫu Prototype

Mục tiêu :

. Tạo ₫ối tượng mới có nội dung y như ₫ối tượng ₫ã có sẵn.

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 16

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.4 Mẫu Prototype

Thí dụ về việc dùng mẫu Prototype :

. Có nhiều khi ta muốn tạo ₫ối tượng mới có cấu trúc và nội dung cụ

thể giống y như một ₫ội tượng ₫ã có sẵn. Cách tốt nhất là dùng

mẫu Prototype, ₫ối tượng có sẵn ₫ược gọi là Prototype và phải

chứa ít nhất tác vụ Clone() có nhiệm vụ trả về tham khảo ₫ến ₫ối

tượng có cấu trúc và nội dung giống như như mình (₫ối tượng ₫ó

có thể chính là mình).

. Thường dùng trong các phát biểu gán ₫ối tượng nhưng theo nghĩa

giống như lệnh gán dữ liệu cổ ₫iển :

C1 c1 = new C1(); //có c1.i = 0;

c1.i = 5;

C1 c2 = c1.Clone(); //c2.i sẽ = 5;

c1.i = 0; //c2.i vẫn =5

int i1 = 5;

Int i2 = i1; //i2 = 5

I1 = 0; //i2 vẫn =5

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 17

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.4 Mẫu Prototype

prototype

Prototype

Client

Clone()

Operation()

ConcretePrototype2

ConcretePrototype1

p = protoype.Clone();

Clone()

return copy of self;

return copy of shelf;

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 18

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.4 Mẫu Prototype

Các phần tử tham gia :

. Prototype : interface miêu tả các tác vụ của ₫ối tượng phức hợp

cần dùng bởi Client, trong ₫ó cần có tác vụ Clone() với chức năng

tạo ra ₫ối tượng có cầu trúc và nội dung giống hệt mình.

. ConcretePrototype1,… : class hiện thực các tác vụ trong class cha

Prototype theo cách riêng của mình.

. Client : class miêu tả ₫oạn code tạo và sử dụng các ₫ối tượng

ConcretePrototype1, ConcretePrototype2...

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 19

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM

7.5 Mẫu Builder

Mục tiêu :

. Giúp Client khởi tạo ₫ối tượng phức hợp (bao gộp) theo cơ chế

tích lũy tăng dần thông qua nhiều lần gọi dịch vụ của ₫ối tượng

Builder.

. Client không cần biết các thông tin hiện thực của ₫ối tượng ₫ó.

Cụ thể Client không cần biết ₫ối tượng ₫ược tạo ra thuộc class

nào, có cấu trúc cụ thể nào, các ₫ối tượng thành phần thuộc

class cụ thể nào…

Môn : Các mẫu thiết kế hướng ₫ối tượng

Chương 7 : Các mẫu thiết kế phục vụ khởi tạo ₫ối tượng

Slide 20

Khoa Khoa học & Kỹ thuật Máy tính

Trường ĐH Bách Khoa Tp.HCM