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OUSSAMA BEN KHIROUN
1
PATRONS DE CONCEPTION
(DESIGN PATTERNS)
Exemples en Java
INTRODUCTION
Un patron de conception est un arrangement caractéristique de modules, reconnu
comme bonne pratique en réponse à un problème de conception d'un logiciel. Il
décrit une solution standard, utilisable dans la conception de différents logiciels.
[Wikipedia]
« Chaque patron décrit un problème qui se manifeste constamment dans notre
environnement, et donc décrit le cœur de la solution à ce problème, d’une façon telle
que l’on puisse réutiliser cette solution des millions de fois, sans jamais le faire deux
fois de la même manière »
[Christopher Alexander, 1977]
2
HISTORIQUE (1/2)
3
À l’origine des travaux de l'architecte Christopher
Alexander
Intitulé : « A Pattern Language »
Année : les années 70
HISTORIQUE (2/2)
Formalisés dans le livre du « Gang of Four » GoF
(Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson et John
Vlissides)
Intitulé : « Design Patterns – Elements of Reusable
Object-Oriented Software »
Année : 1995
Décrit 23 patrons (« patrons GoF »)
4
MOTIVATION & OBJECTIFS
 Modularité – Facilité de gestion (programmation objet)
 Cohésion
• Degré avec lequel les tâches réalisées par un seul module sont
fonctionnellement reliées
• Une forte cohésion est une bonne qualité
 Couplage
• Degré d’interaction entre les modules dans le système
• Un couplage « lâche » est une bonne qualité
 Réutilisabilité – Bibliothèques, frameworks
5
CATÉGORIES DE DESIGN PATTERNS
• comment faire l'instanciation et la configuration des classes et des objets
Modèle de Création (Creational)
• comment organiser les classes d'un programme dans une structure plus
large (séparant l'interface de l'implémentation)
Modèle de Structure (Structural)
• comment organiser les objets pour que ceux-ci collaborent (distribution des
responsabilités)
Modèle de Comportement (Behavioral)
6
ANTI PATTERNS (À NE PAS FAIRE)
 Ancre de bateau : un composant inutilisé
mais qui est gardé dans le logiciel pour
des raisons politiques, en pensant que ce
code servira plus tard.
 Attente active, Inter-blocages et famine
 Erreur de copier/coller : La duplication
de code sans vérification entraîne des
incohérences. La meilleure solution étant
encore de factoriser les parties
communes au lieu de les dupliquer.
 Réinventer la roue : il est souvent
recommandé d’opter pour la réutilisation
 Programmation spaghetti : Ceci fait
référence à l'image d'un plat de
spaghetti, dans lequel il serait impossible
de modifier une petite partie du logiciel
sans altérer le fonctionnement de tous les
autres composants.
 Architecture As Requirements :
consistant à spécifier une architecture par
simple préférence ou parce qu'elle est
nouvelle, alors qu'il n'y en a pas besoin et
que le client n'en a pas exprimé le désir.
 Architecture By Implication : consistant à
ne pas documenter l'architecture utilisée
par un projet et à ne pas la spécifier.
7
8
CATÉGORIE DE MODÈLES DE
CRÉATION
Ces modèles sont très courants
pour déléguer à d'autres classes
la construction des objets.
9
FactorySingleton
Prototype
Abstract
Factory
Builder
SINGLETON (1/2)
 Un singleton sert à contrôler le nombre d'instances d'une classe présent à un
moment donné. C'est souvent très pratique pour les classes sans état et
effectuant toujours les mêmes traitements.
 Exemple : classe de connexion à une Base de Données
 Il est utilisé lorsque l'on a besoin d'exactement de un objet (ou N ) pour
coordonner des opérations dans un système.
10
CREATION
Question : Comment faire en Java pour empêcher l’instanciation de plus
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11
CREATION
OU
FACTORY (OU FABRIQUE ) (1/3)
 Sert à instancier facilement des objets appartenant à des classes dérivés
d'une même super classe ou implémentant des interfaces communs.
 Dans ce type de patron on trouve : le client, la ou les fabriques et la ou les
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12
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13
CREATION
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14
CREATION
BUILDER (OU MONTEUR ) (1/2)
 C'est une classe offrant des méthodes facilitant la création d'un objet
composé d'un ensemble d'objets sources.
 Exemple : pour construire un dessin il faut ajouter des points, des lignes,
des cercles
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15
CREATION
BUILDER (OU MONTEUR ) (2/2)
16
CREATION
CATÉGORIE DE MODÈLES DE
STRUCTURE
Ces modèles tentent de
composer des classes pour bâtir
de nouvelles structures.
17
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18
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représenter une hiérarchie.
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FACADE (1/2)
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 Définir une interface de haut niveau
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simple d'utilisation.
19
STRUCTURE
FACADE (2/2) : EXEMPLE
20
STRUCTURE
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"operation2()" de "ClasseA" et la méthode
"operation41()" utilisant "operation4()" de
"ClasseB" et "operation1()" de "ClasseA".
CATÉGORIE DE MODÈLES DE
COMPORTEMENT
Ces modèles tentent de répartir
les responsabilités entre chaque
classe.
21
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22
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23
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Voir utilisation des itérateurs en Java :
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24
COMPORTEMENT
RÉFÉRENCES
[1] Régis POUILLER, « Design Patterns du Gang of Four appliqués à Java ».
Developpez.com : http://rpouiller.developpez.com/tutoriel/java/design-
patterns-gang-of-four/
[2] Mark Grand, « Patterns in Java: A Catalog of Reusable Design Patterns
Illustrated with UML », volume 1. Wiley, 2 édition, 2002.
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  • 1. OUSSAMA BEN KHIROUN 1 PATRONS DE CONCEPTION (DESIGN PATTERNS) Exemples en Java
  • 2. INTRODUCTION Un patron de conception est un arrangement caractéristique de modules, reconnu comme bonne pratique en réponse à un problème de conception d'un logiciel. Il décrit une solution standard, utilisable dans la conception de différents logiciels. [Wikipedia] « Chaque patron décrit un problème qui se manifeste constamment dans notre environnement, et donc décrit le cœur de la solution à ce problème, d’une façon telle que l’on puisse réutiliser cette solution des millions de fois, sans jamais le faire deux fois de la même manière » [Christopher Alexander, 1977] 2
  • 3. HISTORIQUE (1/2) 3 À l’origine des travaux de l'architecte Christopher Alexander Intitulé : « A Pattern Language » Année : les années 70
  • 4. HISTORIQUE (2/2) Formalisés dans le livre du « Gang of Four » GoF (Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson et John Vlissides) Intitulé : « Design Patterns – Elements of Reusable Object-Oriented Software » Année : 1995 Décrit 23 patrons (« patrons GoF ») 4
  • 5. MOTIVATION & OBJECTIFS  Modularité – Facilité de gestion (programmation objet)  Cohésion • Degré avec lequel les tâches réalisées par un seul module sont fonctionnellement reliées • Une forte cohésion est une bonne qualité  Couplage • Degré d’interaction entre les modules dans le système • Un couplage « lâche » est une bonne qualité  Réutilisabilité – Bibliothèques, frameworks 5
  • 6. CATÉGORIES DE DESIGN PATTERNS • comment faire l'instanciation et la configuration des classes et des objets Modèle de Création (Creational) • comment organiser les classes d'un programme dans une structure plus large (séparant l'interface de l'implémentation) Modèle de Structure (Structural) • comment organiser les objets pour que ceux-ci collaborent (distribution des responsabilités) Modèle de Comportement (Behavioral) 6
  • 7. ANTI PATTERNS (À NE PAS FAIRE)  Ancre de bateau : un composant inutilisé mais qui est gardé dans le logiciel pour des raisons politiques, en pensant que ce code servira plus tard.  Attente active, Inter-blocages et famine  Erreur de copier/coller : La duplication de code sans vérification entraîne des incohérences. La meilleure solution étant encore de factoriser les parties communes au lieu de les dupliquer.  Réinventer la roue : il est souvent recommandé d’opter pour la réutilisation  Programmation spaghetti : Ceci fait référence à l'image d'un plat de spaghetti, dans lequel il serait impossible de modifier une petite partie du logiciel sans altérer le fonctionnement de tous les autres composants.  Architecture As Requirements : consistant à spécifier une architecture par simple préférence ou parce qu'elle est nouvelle, alors qu'il n'y en a pas besoin et que le client n'en a pas exprimé le désir.  Architecture By Implication : consistant à ne pas documenter l'architecture utilisée par un projet et à ne pas la spécifier. 7
  • 8. 8
  • 9. CATÉGORIE DE MODÈLES DE CRÉATION Ces modèles sont très courants pour déléguer à d'autres classes la construction des objets. 9 FactorySingleton Prototype Abstract Factory Builder
  • 10. SINGLETON (1/2)  Un singleton sert à contrôler le nombre d'instances d'une classe présent à un moment donné. C'est souvent très pratique pour les classes sans état et effectuant toujours les mêmes traitements.  Exemple : classe de connexion à une Base de Données  Il est utilisé lorsque l'on a besoin d'exactement de un objet (ou N ) pour coordonner des opérations dans un système. 10 CREATION Question : Comment faire en Java pour empêcher l’instanciation de plus d'un objet d'une classe donnée ?
  • 12. FACTORY (OU FABRIQUE ) (1/3)  Sert à instancier facilement des objets appartenant à des classes dérivés d'une même super classe ou implémentant des interfaces communs.  Dans ce type de patron on trouve : le client, la ou les fabriques et la ou les produits 12 CREATION Question : Comment faire en Java pour faciliter à un client l'instanciation d'objets filles d'une même classe mère ou implémentant une même interface ?
  • 13. FACTORY (OU FABRIQUE ) : EXEMPLE (2/3) 13 CREATION
  • 15. BUILDER (OU MONTEUR ) (1/2)  C'est une classe offrant des méthodes facilitant la création d'un objet composé d'un ensemble d'objets sources.  Exemple : pour construire un dessin il faut ajouter des points, des lignes, des cercles  Il ne doit pas être confondu avec la Fabrique. 15 CREATION
  • 16. BUILDER (OU MONTEUR ) (2/2) 16 CREATION
  • 17. CATÉGORIE DE MODÈLES DE STRUCTURE Ces modèles tentent de composer des classes pour bâtir de nouvelles structures. 17 Adapter FacadeComposite Bridge FlyweightDecoratorProxy
  • 18. COMPOSITE 18 STRUCTURE OBJECTIFS :  Organiser les objets en structure arborescente afin de représenter une hiérarchie.  Permettre à la partie cliente de manipuler un objet unique et un objet composé de la même manière. RESPONSABILITES : •Composant : définit l'interface d'un objet pouvant être un composant d'un autre objet de l'arborescence. •Element : implémente un objet de l'arborescence n'ayant pas d'objet le composant. •Composite : implémente un objet de l'arborescence ayant un ou des objets le composant. •La partie client manipule les objets par l'interface Composant. Exemple : Modélisation tâche élémentaire et tâche complexe
  • 19. FACADE (1/2) OBJECTIFS :  Fournir une interface unique en remplacement d'un ensemble d'interfaces d'un sous-système.  Définir une interface de haut niveau pour rendre le sous-système plus simple d'utilisation. 19 STRUCTURE
  • 20. FACADE (2/2) : EXEMPLE 20 STRUCTURE "Facade" Présente certaines fonctionnalités. Dans ce cas, ne présente que la méthode "operation2()" de "ClasseA" et la méthode "operation41()" utilisant "operation4()" de "ClasseB" et "operation1()" de "ClasseA".
  • 21. CATÉGORIE DE MODÈLES DE COMPORTEMENT Ces modèles tentent de répartir les responsabilités entre chaque classe. 21 Template Iterator Command Mediator Memento InterpreterChain of Responsibility ObserverStateStrategy Visitor
  • 22. TEMPLATE (1/2) OBJECTIFS : Définir le squelette d'un algorithme en déléguant certaines étapes à des sous-classes. RESPONSABILITES : • AbstractClasse : définit des méthodes abstraites primitives. La classe implémente le squelette d'un algorithme qui appelle les méthodes primitives. • ConcreteClasse : est une sous-classe concrète de AbstractClasse. Elle implémente les méthodes utilisées par l'algorithme de la méthode operationTemplate() de AbstractClasse. • La partie cliente appelle la méthode de AbstractClasse qui définit l'algorithme. 22 COMPORTEMENT
  • 23. TEMPLATE (2/2) : EXEMPLE 23 COMPORTEMENT
  • 24. ITERATOR Voir utilisation des itérateurs en Java :  Classe « Iterator », Interface « Iterable » 24 COMPORTEMENT
  • 25. RÉFÉRENCES [1] Régis POUILLER, « Design Patterns du Gang of Four appliqués à Java ». Developpez.com : http://rpouiller.developpez.com/tutoriel/java/design- patterns-gang-of-four/ [2] Mark Grand, « Patterns in Java: A Catalog of Reusable Design Patterns Illustrated with UML », volume 1. Wiley, 2 édition, 2002. 25