Design Pattern

Einführung

Design Patterns (Entwurfsmuster) sind bewährte Lösungsansätze für wiederkehrende Probleme in der Objektorientierten Softwareentwicklung (OOSD). Sie sind keine fertigen Code-Blöcke, sondern vielmehr allgemeine Schablonen, die helfen, Software strukturiert, flexibel, wartbar und wiederverwendbar zu gestalten.

Design Patterns aus mehreren Gründen bedeutsam:

• Wiederverwendbarkeit: Man muss das Rad nicht neu erfinden. Patterns bieten erprobte Lösungen.
• Wartbarkeit: Code, der bekannte Patterns verwendet, ist oft einfacher zu verstehen und zu warten, auch von anderen Entwicklern.
• Flexibilität: Patterns helfen, lose gekoppelte Komponenten zu entwerfen, was das Ändern und Erweitern der Software erleichtert.
• Kommunikation: Sie schaffen eine gemeinsame Sprache unter Entwicklern ("Wir verwenden hier das Singleton-Pattern"), was die Teamarbeit vereinfacht.
• Qualität: Die Verwendung von Patterns führt in der Regel zu einer besseren Architektur und höheren Code-Qualität.

Kategorieen

Die gängigste Klassifizierung wurde im Standardwerk Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software veröffentlicht. Sie teilen Patterns in drei Hauptkategorien ein:

Erzeugungsmuster (Creational Patterns)

Diese Muster befassen sich mit der Objekterzeugung und versuchen, den Erzeugungsprozess von der eigentlichen Logik des Programms zu entkoppeln. Beispiele sind das Singleton- und das Factory Method-Pattern.

Strukturmuster (Structural Patterns)

Diese Muster beschäftigen sich mit der Zusammensetzung von Klassen und Objekten zu größeren Strukturen. Sie helfen, Beziehungen zwischen Entitäten zu definieren und zu vereinfachen. Beispiele sind das Adapter- oder das Decorator-Patern.

Verhaltensmuster (Behavioral Patterns)

Diese Muster behandeln die Kommunikation und Interaktion zwischen Objekten und helfen, Verantwortlichkeiten und Algorithmen effizient zuzuweisen. Beispiele sind das Observer- oder das Strategy-Patern.

Design Patterns und UML

Design Patterns werden typischerweise mithilfe der Unified Modeling Language (UML) visualisiert, da dies die standardisierte Sprache zur Modellierung objektorientierter Systeme ist. Ein Design Pattern ist oft abstrakt und sprachunabhängig. Durch ein UML-Klassendiagramm wird die statische Struktur des Patterns – also die beteiligten Klassen, ihre Schnittstellen, Attribute und vor allem ihre Beziehungen (Assoziationen, Vererbung, Aggregation) – klar definiert. Dies ermöglicht es Entwicklern, die Struktur des Patterns schnell zu erfassen und es präzise im Code umzusetzen, unabhängig von der verwendeten Programmiersprache. UML dient hier als Bauplan und Kommunikationsmittel, das die abstrakte Idee des Patterns in eine konkrete, leicht verständliche Darstellung überführt.