Entwurfsmuster

Entwurfsmuster

Entwurfsmuster (engl. design patterns) sind bewährte Lösungsschablonen für wiederkehrende Entwurfsprobleme in Softwarearchitektur und Softwareentwicklung. Sie stellen damit eine wiederverwendbare Vorlage zur Problemlösung dar, die in einem bestimmten Zusammenhang einsetzbar ist. In den letzten Jahren hat der Ansatz der Entwurfsmuster auch zunehmendes Interesse im Bereich der Mensch-Computer-Interaktion gefunden. Aber auch außerhalb der Informatik finden Entwurfsmuster immer mehr Eingang.

Inhaltsverzeichnis

Geschichte

Der Architekt Christopher Alexander hatte in einer auf Vitruv zurückgehenden Tradition in den 1970er Jahren eine Sammlung von Entwurfsmustern zusammengestellt.[1] Die Hauptaufgabe dieser Muster ist es, die Bewohner der zu bauenden Strukturen in den Entwurfsprozess einzubinden. Der Ansatz für Entwurfsmuster wurde von Alexander bereits 1964 in Notes on the synthesis of form dargestellt. In der Architektur hat sich diese Idee jedoch bei weitem nicht so verbreitet wie später in der Softwareentwicklung.

Kent Beck und Ward Cunningham griffen 1987 die Ideen Alexanders aus der Architektur auf und entwickelten Entwurfsmuster für die Erstellung von grafischen Benutzeroberflächen in Smalltalk. Ein Jahr später begann Erich Gamma mit seiner Promotion an der Universität Zürich über die generelle Übertragung dieser Methode auf die Softwareentwicklung. Parallel dazu arbeitete James Coplien in den Jahren 1989 bis 1991 an musterähnlichen Idiomen für C++ und veröffentlichte 1991 sein Buch Advanced C++ Idioms.

Erich Gamma beendete im selben Jahr seine Promotion und ging im Anschluss in die Vereinigten Staaten. Dort brachte er 1994 zusammen mit Richard Helm, Ralph Johnson und John Vlissides das Buch Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software heraus, in dem 23 Entwurfsmuster beschrieben sind. Diese vier Autoren sind unter Entwicklern auch unter ihrem Spitznamen Gang of Four (Viererbande, kurz GoF) bekannt und verhalfen mit ihrem Buch den Entwurfsmustern zu ihrem Durchbruch. Gelegentlich wird GoF auch als Verweis für das besagte Buch verwendet. Anders als Alexander, der seine Muster vor allem für Laien geschrieben hat, richten sich die GoF-Muster an Softwareentwickler und nicht an Benutzer.

Anforderungen und Nutzen

Ein gutes Muster sollte

Entwurfsmuster beinhalten in der Regel Referenzen auf andere Muster. Mithilfe dieser ist es möglich, Mustersprachen zu entwickeln.

Der primäre Nutzen eines Entwurfsmusters liegt in der Beschreibung einer Lösung für eine bestimmte Klasse von Entwurfsproblemen. Weiterer Nutzen ergibt sich aus der Tatsache, dass jedes Muster einen Namen hat. Dies vereinfacht die Diskussion unter Entwicklern, da man abstrakt über eine Struktur sprechen kann. So sind etwa Software-Entwurfsmuster – im Gegensatz zu Idiomen – zunächst einmal unabhängig von der konkreten Programmiersprache.

Wenn der Einsatz von Entwurfsmustern dokumentiert wird, ergibt sich ein weiterer Nutzen dadurch, dass durch die Beschreibung des Musters ein Bezug zur dort vorhandenen Diskussion des Problemkontextes und der Vor- und Nachteile der Lösung hergestellt wird.

Nachteile

Der erfolgreiche Einsatz von Entwurfsmustern in der Vergangenheit kann dazu verleiten, die Entwurfsmuster als Wunderwaffe und Garant für gutes Design anzusehen. Unerfahrene Entwickler können geneigt sein, möglichst viele bekannte Muster zu verwenden und dabei übersehen, dass in ihrem Fall vielleicht eine elegantere Lösung ohne den Einsatz von Mustern möglich wäre. Entwurfsmuster garantieren nicht, dass der Entwurf gut ist. Insofern ist die Anwendung zu vieler oder ungeeigneter Entwurfsmuster ein Antimuster.

Musterkataloge

Entwurfsmuster werden üblicherweise nach dem Vorbild der Bücher von Christopher Alexander und der Viererbande in sogenannten Musterkatalogen (engl. "Design Pattern Catalog") gesammelt. Diese beschreiben die einzelnen Muster katalogartig anhand ihrer Eigenschaften. Diese Eigenschaften sind beispielsweise beim Buch Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software folgende: Aufgabe, Andere Namen, Motivation, Anwendbarkeit, Struktur, Teilnehmer, Kollaborationen, Konsequenzen, Implementierung, Beispielcode, Bekannte Verwendungen, verwandte Muster.

Neben dem Entwurfsmusterkatalog der Viererbande gibt es eine Reihe weiterer Kataloge. Zu diesen zählen die Bücher Patterns of Enterprise Application Architecture, Pattern-Oriented Software Architecture, Volume 1, A System of Patterns, Refactoring To Patterns sowie die Core J2EE Patterns. Siehe Abschnitt Literatur.

Liste von Mustern

Die folgende Tabelle von Entwurfsmustern enthält Entwurfsmuster der Viererbande, sowie anderer Kataloge:

Erzeugende Muster Strukturelle Muster Verhaltensmuster Weitere Muster
Abstract Factory (Abstrakte Fabrik) Adapter Chain of Responsibility (Zuständigkeitskette) Business Delegate
Builder (Erbauer) Composite (Kompositum) Command (Kommando) Data Access Object
Factory Method (Fabrikmethode) Bridge (Brücke) Interpreter Data Transfer Object (Datentransferobjekt)
Prototype (Prototyp) Decorator (Dekorierer) Iterator Dependency Injection
Singleton (Einzelstück) Facade (Fassade) Mediator (Vermittler) Inversion of Control
  Flyweight (Fliegengewicht) Memento Model View Controller
  Proxy (Stellvertreter) Null Object (Nullobjekt) Model View Presenter
    Observer (Beobachter) Plugin
    State (Zustand) Fluent Interface
    Strategy (Strategie) Extension Interface
    Template Method (Schablonenmethode)  
    Visitor (Besucher)  
    Interceptor  

Andere Arten von Mustern

Die Arbeiten der Gang of Four haben viele Autoren zu weiteren Veröffentlichungen angeregt. Daraus entstand auch die Problematik, dass ein Muster sich nicht mehr ohne weiteres als Entwurfsmuster klassifizieren lässt. Vielmehr gibt es graduelle Unterschiede in der Granularität von Mustern. So wird etwa das Model-View-Controller-Muster (MVC) von einigen als Architekturmuster, von anderen (noch) als Entwurfsmuster betrachtet.

Beispiele für Muster, welche keine Entwurfsmuster sind:

  • Analysemuster charakterisieren typische Fälle der Anforderungsanalyse.
  • Architekturmuster beschreiben typische Softwarearchitekturen.
  • Idiome sind unterhalb der Ebene des Entwurfs bei der Programmierung auftretende Muster.
  • Kommunikationsmuster beziehen sich auf die Kommunikationswege zwischen Personen einer Organisation.
  • Organisationsmuster beschreiben Elemente der Strukturen von Organisationen.
  • Antimuster beschreiben, „wie man es nicht machen sollte.“

Antimuster

Wo Entwurfsmuster in der Software-Entwicklung allgemein übliche und bekannte Lösungsansätze sind, um Probleme zu lösen, so sind Anti-Patterns Negativ-Beispiele von bereits durchgeführten Lösungen, die Hinweise darauf geben, welche Fehler vermieden werden sollten.

Nachdem bei der Software-Entwicklung immer mehr von positiven Erfahrungen von erfolgreich abgeschlossenen Aufgabenstellungen profitiert wurde, konzentrierte man sich auch darauf, die Negativbeispiele, also wiederkehrende Fehler bei der Software-Entwicklung, zu identifizieren und zu dokumentieren.

Siehe auch

Literatur

Weblinks

Einzelnachweise

  1. *Christopher Alexander, Sara Ishikawa, Murray Silverstein, Max Jacobson, Ingrid Fiksfahl-King, Shlomo Angel: Eine Muster-Sprache. Städte, Gebäude, Konstruktion. Löcker, Wien 1995, ISBN 3-85409-179-6


Wikibooks Wikibooks: Entwurfsmuster – Lern- und Lehrmaterialien

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См. также в других словарях:

  • Entwurfsmuster (Buch) — Entwurfsmuster. Elemente wiederverwendbarer objektorientierter Software, ISBN 3 8273 2199 9 (Originaltitel: Design Patterns. Elements of Reusable Object Oriented Software.) ist ein 1994 von Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson und John… …   Deutsch Wikipedia

  • Beobachter (Entwurfsmuster) — Der Observer (Beobachter, Listener) ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zu der Kategorie der Verhaltensmuster (Behavioural Patterns). Es dient zur Weitergabe von Änderungen an einem Objekt an von diesem… …   Deutsch Wikipedia

  • Proxy (Entwurfsmuster) — Der Proxy, auch Stellvertreter genannt, ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zu der Kategorie der Strukturmuster (Structural Patterns). Das Muster dient zum Verschieben der Kontrolle über ein Objekt auf ein… …   Deutsch Wikipedia

  • Builder (Entwurfsmuster) — Der Erbauer (englisch Builder) ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zur Kategorie der Erzeugungsmuster (Creational Patterns). Es trennt die Konstruktion komplexer Objekte von deren Repräsentationen, wodurch… …   Deutsch Wikipedia

  • Facade (Entwurfsmuster) — Fassade (engl. facade) ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zu der Kategorie der Strukturmuster (Structural Patterns). Es bietet eine einheitliche und meist vereinfachte Schnittstelle zu einer Menge von… …   Deutsch Wikipedia

  • Prototype (Entwurfsmuster) — Ein Prototyp (engl. Prototype) ist ein Entwurfsmuster (design pattern) aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zur Kategorie der Erzeugungsmuster (Creational Patterns). Neue Instanzen werden aufgrund prototypischer Instanzen… …   Deutsch Wikipedia

  • Bridge (Entwurfsmuster) — Eine Brücke (engl. Bridge) ist in der Softwareentwicklung ein Entwurfsmuster und gehört zur Kategorie der Strukturmuster (Structural Patterns). Das Muster dient zur Trennung der Implementierung von ihrer Abstraktion (Schnittstelle), wodurch beide …   Deutsch Wikipedia

  • Composite (Entwurfsmuster) — Das Kompositum (engl. Composite) ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zu der Kategorie der Strukturmuster (Structural Patterns). Es wird angewendet um Teil Ganzes Hierarchien zu repräsentieren, indem Objekte… …   Deutsch Wikipedia

  • Einzelstück (Entwurfsmuster) — Das Singleton (auch Einzelstück genannt) ist ein in der Softwareentwicklung eingesetztes Entwurfsmuster und gehört zur Kategorie der Erzeugungsmuster (engl. Creational Patterns). Es verhindert, dass von einer Klasse mehr als ein Objekt erzeugt… …   Deutsch Wikipedia

  • Stellvertreter (Entwurfsmuster) — Der Proxy, auch Stellvertreter genannt, ist ein Entwurfsmuster aus dem Bereich der Softwareentwicklung und gehört zu der Kategorie der Strukturmuster (Structural Patterns). Das Muster dient zum Verschieben der Kontrolle über ein Objekt auf ein… …   Deutsch Wikipedia


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