1 das mvc- konzept (model-view-controller) realisierung mit delphi speyer, 16.05.07 helmut paulus...
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1
Das MVC- Konzept (Model-View-Controller)
Realisierung mit Delphi
Speyer, 16.05.07 Helmut Paulus MPG Trier
3
Motivation
Problematik der Softwareentwicklung Komplexität nimmt zu Pflege immer aufwändiger
Lösungen: Objektorientierte Programmierung Entwurfsmuster für graphisch Benutzungsoberflächen MVC: Modell-Ansicht-Steuerung
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Dinge der Welt Objekte im Sinne der Informatik
Farbe
rot = 23
gruen = 244
blau = 22
Farbe RGB-Farbmodell
Beispiel:
Objektorientierte Programmierung
6
Ein Objekt wird durch die Werte seiner Attribute festgelegt.
AttributwertAttributAttribut
Farbe
rot = 23
gruen = 25
blau = 255
Objekte
Ein Objekt ist das Abbild eines realen oder gedachten Gegenstandes bzw. einer Person.
Objekte sind autonome Bausteine, die bestimmte
Teilaufgaben der Anwendung eigenständig erledigen.
Objekte sind autonome Bausteine, die bestimmte
Teilaufgaben der Anwendung eigenständig erledigen.
setFarbegetFarbetoHTML ...
Methoden
Methoden
•Auftrag - Prozedur
•Anfrage - Funktion
•Auftrag - Prozedur
•Anfrage - Funktion
Die Methoden bestimmen das Verhalten des Objekts.
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Klassen sind Baupläne von ObjektenObjekte sind Instanzen (Exemplare) von Klassen.
Objekte
Klasse
Farbe1
rot = 23
setFarbe
Farbe2
rot = 123
setFarbe
Farbe3
rot = 233
setFarbe
TFarbe
rot
setFarbe
ist Instanz von
Klassen und Objekte
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Auf die Eigenschaftswerte wird nicht direkt sondern nur über besondere Lese- und Schreibmethoden zugegriffen.
Bei Delphi gibt es einen speziellen property- Mechanismus, über den durch Zuweisung auf die Eigenschaftswerte zugegriffen werden kann.
TFarbe
- Frot : integer
- Fgruen :integer
- Fblau : integer
+ getRot : integer;+ setRot(r : integer);
Die innere Strukturwird verborgen.
Geheimnisprinzip
Zugriffsmethoden
9
Konstruktoren sind spezielle Methoden, die• den Speicherbereich eines Objekts anlegen, • die Attribute mit Standardwerten belegen, • eine Referenz auf das Objekt zurückgeben.
TFarbe
- Frot : integer
- Fgruen :integer
- Fblau : integer
+ constructor create+ getRot : integer;+ setRot(r : integer);
Konstruktor
Objekte werden mit Konstruktoren erzeugt.
Erzeugung von Objekten
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Erzeugung eines Farbobjekts
var Farbe1 : TFarbe;
...
...
Farbe1 := TFarbe.create;
Klassenname
Das Objekt existiert noch nicht !
Deklaration der Objektvariablen
nilFarbe1 =
Die Objektvariable erhält eine Referenz auf das Farbobjekt.
:TFarbe
Frot = 255
Fgruen = 255
Fblau = 255
Farbe1 =
Aufruf des Konstruktors
(Der Klassenname wird vorangestellt)
Aufruf des Konstruktors
(Der Klassenname wird vorangestellt)
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Arbeiten mit Objekten
Der Zugriff auf Objekte erfolgt mit Hilfe der Objektvariablen
Schema: Objektvariable.Methode
Das Formularobjekt ruft eine Methode des Farbobjekts auf.
Beispiel: Farbe1.setFarbe(0,0,0)
Ein Objekt kann eine Methode eines anderen Objekts nur aufrufen, wenn es dieses kennt, d. h. eine Referenz auf dieses Objekt besitzt.
Kennt- Beziehung / Assoziation
2
Shape
FarbForm Farbe1 Das Formularobjekt kennt
1 Farbobjekt und 2 Shape-
Objekte.
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MVC-Prinzip
Ziel: Trennung von Datenhaltung und -verarbeitung, Darstellung und Steuerung.
Die Anwendung wird in drei Bereiche aufgeteilt:
Modell Modellklasse: Interne Repräsentation der Daten mit
Methoden zum Ändern und Abfragen
View Ansicht, Darstellung: Ein Modell kann durch mehrere Views angezeigt werden, welche unterschiedliche Sichtweisen des Models darstellen.
Controller Steuerung: Verarbeitung der Benutzereingaben
View und Controller bilden zusammen die Benutzeroberfläche (GUI).
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GUI(graphical user interface)
Fachkonzept
MVC-Architektur
Model(Daten,Verarbeitung)
Controller
Steuerung
View
Ansicht
liest
schreibt
informiert
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Bedingungen
Die interne Datenverarbeitung ist von der Benutzeroberfläche (GUI) gänzlich abgekoppelt.
Das Modell kennt weder View noch Controller. Das bedeutet: In den Datenklassen werden keine View– oder Controllermethoden aufgerufen!
View und Controller kennen das Modell und lesen und schreiben die Daten.
Zwischen den GUI-Objekten und dem MODEL-Objekt werden Verbindungen hergestellt, um einen Datenaustausch zu ermöglichen.
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Vorteile der MVC-Struktur
Änderungen der Benutzeroberfläche haben daher keine Auswirkung auf die interne Verarbeitung der Daten und der Datenstruktur.
Verbesserung der Wiederverwendbarkeit
klare Strukturierung eines Programms
Die Daten können gleichzeitig mehrfach auf unterschiedliche Weise dargestellt werden.
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Fragen und Probleme
Wie erreicht man die Entkopplung?
Wie greifen View und Controller auf die Daten zu?
Wie können die Views aktualisiert werden, wenn das Modell keinen Zugriff auf sie hat?Wie erfahren die Views, dass sich die Daten des Modells geändert haben?
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Realisierung in Delphi
Aktualisierungsmöglichkeiten:
Die Views fragen (evtl. permanent) das Modell ab. (Polling)
Die Views werden durch Ereignisse des Modells über Datenänderungen informiert und aktualisieren sich daraufhin. (Selbstdefinierte Ereignisse)
Benachrichtigung mittels Beobachter-Muster (Observer-Pattern)
Entkopplung:
GUI- und Modellklassen in verschiedenen Units halten
- View und Controller in einem Formular (uGUI.pas) unterbringen
- Modell-Klasse in einer eigenen Unit (uModell.pas) speichern
Datenzugriff:
Die GUI-Klasse erhält eine Referenz auf das Modell-Objekt.Der Datenzugriff erfolgt mit Lese- und Schreibmethoden, die das Modell zur Verfügung stellt (z. B. setAttribut() bzw. getAttribut(), Zugriff über Properties).
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TFarbe
- Frot : integer
- Fgruen :integer
- Fblau : integer;
+ constructor create+ getFarbe : integer;+ setFarbe(r, g, b : integer)+ getrot : integer+ getgruen: integer+ getblau : integer
Festlegung von:• Zugriffsrechten (- private; + public)• Datentypen• Signaturen (Parameter der Methoden)
Spezifikation/Implementierung der Modell-Klasse
unit uFarbModell ...
type
TFarbe = Class private Frot, Fblau,
Fgruen : integer;
public
constructor create; procedure setFarbe(r, g, b : integer); function getFarbe : integer function getrot : integer function getgruen: integer function getblau : integer end;
unit uFarbModell ...
type
TFarbe = Class private Frot, Fblau,
Fgruen : integer;
public
constructor create; procedure setFarbe(r, g, b : integer); function getFarbe : integer function getrot : integer function getgruen: integer function getblau : integer end;
Implementierung:
(Unit: uFarbModell.pas)
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constructor TFarbe.create;
begin
Frot := 255;
Fgruen:= 255;
Fblau := 255;
end;
function TFarbe.getFarbe : Integer;
begin result := Fblau*256*256+FGruen*256+Frot;
end;
procedure TFarbe.setFarbe(r,g, b : integer);
begin
Frot := r mod 256;
Fgruen := g mod 256;
Fblau := b mod 256;
end; (Listing uFarbModell)
constructor TFarbe.create;
begin
Frot := 255;
Fgruen:= 255;
Fblau := 255;
end;
function TFarbe.getFarbe : Integer;
begin result := Fblau*256*256+FGruen*256+Frot;
end;
procedure TFarbe.setFarbe(r,g, b : integer);
begin
Frot := r mod 256;
Fgruen := g mod 256;
Fblau := b mod 256;
end; (Listing uFarbModell)
Implementation der Methoden
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Das Formular verwaltet die GUI-Objekte und das Modellobjekt.
Uses ..., uFarbModell;TFarbForm = class(TForm)
Farbmischer: TGroupBox; Label1: TLabel; rotEd: TEdit; okBtn: TButton; Ansicht: TGroupBox; Label7: TLabel; endBtn: TButton; FarbBox: TShape; ...private { Private-Deklarationen } Farbe : TFarbe; ...
Uses ..., uFarbModell;TFarbForm = class(TForm)
Farbmischer: TGroupBox; Label1: TLabel; rotEd: TEdit; okBtn: TButton; Ansicht: TGroupBox; Label7: TLabel; endBtn: TButton; FarbBox: TShape; ...private { Private-Deklarationen } Farbe : TFarbe; ...
Referenzattribute
Zeiger auf ein Farbobjekt
Objektverwaltung
kennt
Modell-unit-einbinden
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Die GUI-Objekte, die zur Entwurfzeit ins Formular eingefügt wurden, werden automatisch erzeugt und zerstört.Das Farbobjekt muss zur Laufzeit erzeugt und zerstört werden.
procedure TFarbForm.FormCreate(...);begin Farbe := TFarbe.create; ...end;
procedure TFarbForm.FormCreate(...);begin Farbe := TFarbe.create; ...end;
Erzeugung mit dem OnCreate-Ereignis
Zeiger auf ein Farbobjekt (kennt-Beziehung)
Objekterzeugung/-zerstörung
Zerstörung mit dem OnDestroy-Ereignis
procedureTFarbForm.FormDestroy(...);begin Farbe.Free;end;
procedureTFarbForm.FormDestroy(...);begin Farbe.Free;end;
Speicherbereich freigeben
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Szenario:Der Ok_Button (‚übernehmen‘) wird gedrückt:
Aktionen:
• Werte der Eingabefenster lesen.
• Farbobjekt aktivieren (Farbe.setFarbe(r,g,b));
• Shapes aktualisieren sich (updateViews)
Wer macht was?
Ereignisgesteuerter Ablauf
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Aktualisierung der Views
//Datenfluss: Modell View
procedure TFarbForm.updateViews;//Modelldaten lesenbegin FarbBox.brush.color := Farbe.getFarbe; KFarbBox.brush.color := clwhite - Farbe.getFarbe;
end;
//Datenfluss: Modell View
procedure TFarbForm.updateViews;//Modelldaten lesenbegin FarbBox.brush.color := Farbe.getFarbe; KFarbBox.brush.color := clwhite - Farbe.getFarbe;
end;
//Datenfluss: Controller Modell
procedure TFarbForm.okBtnClick(Sender: TObject);//Modelldaten schreibenvar r, g, b : integer;begin r := strtoint(rotEd.text); g := strtoint(gruenEd.text); b := strtoint(blauEd.text);
Farbe.setFarbe(r,g,b); //Werte speichern updateViews; //Aktualisierung durch Abfragenend;
//Datenfluss: Controller Modell
procedure TFarbForm.okBtnClick(Sender: TObject);//Modelldaten schreibenvar r, g, b : integer;begin r := strtoint(rotEd.text); g := strtoint(gruenEd.text); b := strtoint(blauEd.text);
Farbe.setFarbe(r,g,b); //Werte speichern updateViews; //Aktualisierung durch Abfragenend;
Ereignisprozedur
Listing uFarbForm
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Aufgaben I
1. Testen Sie das Programm ‚Farben0’ und verfolgen Sie den Ablauf mit Hilfe des Einzelschritt-Modus.
2. Erweitern Sie das Farbemodell um folgende Methoden
• TFarbe.getKomplement (Komplementärfarbe)
• TFarbe.toHTML (HTML- Code)
Bsp.: #AFB055, verwenden Sie die Funktion InttoHex()
Binden Sie beide Methoden in die Anwendung ein.
3. Entwickeln Sie eine zweite Benutzungsoberfläche, die die RGB-Farben einzeln anzeigt. (z. B.: in drei Shape-Komponenten) Binden Sie das Farbmodell an die entwickelte Benutzeroberfläche an.
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Ereignis: Zustandsänderung eines Objekts, die mit einer Ereignisprozedur verknüpft ist.
Realisierung in Delphi mit Hilfe von
Methodenzeigern: Referenzen auf Methoden anderer
Objekte
Mit dem Aufruf von OnClick wird die Formularmethode ButtonClick() aktiviert.Die Verarbeitung wird an andere Objekte delegiert.
Button FormularOnClick ButtonClick()
Methodenzeiger
Sender Empfänger
Ereignisse
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Methodenzeiger-Mechanismus
Beispiel: OnclickDer OnClick-Zeiger hat, wenn er nicht gesetzt ist, den Wert nil.
Die Zuweisung einer Methode erfolgt entweder im Objektinspektor oder durch eine Zuweisung zur Laufzeit (z.B. in FormCreate):
Button.Onclick := Buttonclick;
Methodenname
Die GUI-Komponenten von Delphi verfügen über eine Vielzahl von Methodenzeigern die mit Ereignissen verknüpft werden können.
Methodenzeiger haben wie - andere Variablen auch - einen Datentyp. Dieser bestimmt, mit welchen Typen von Methoden der Zeiger verknüpft werden kann.
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Deklaration von Methodenzeigertypen
type TNotifyEvent = procedure(Sender : TObject) of Object; Standardtyp (von Delphi vordefiniert)
Methoden mit einem Parameter vom Typ TObject z. B. Onclick- Ereignis
TMyEreignis = procedure of Object;
// Methoden ohne Parameter
type TNotifyEvent = procedure(Sender : TObject) of Object; Standardtyp (von Delphi vordefiniert)
Methoden mit einem Parameter vom Typ TObject z. B. Onclick- Ereignis
TMyEreignis = procedure of Object;
// Methoden ohne Parameter
Beispiele:
Var Onclick : TNotifyEvent; Ereignis : TMyEreignis;Var Onclick : TNotifyEvent; Ereignis : TMyEreignis;
Variablendeklaration:
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Ein Ereignis für das Farbobjekt
Das Farbobjekt soll die Views über Datenänderungen informieren.Dazu wird ein Ereignis implementiert, das bei Datenänderung ausgelöst wird, also in der setFarbe-Methode. Dazu braucht das Modell einen Methodenzeiger, der mit der updateViews- Methode des Formulars verknüpft werden kann.
Die Schritte (1) – (3) erfolgen in der Modell-Unit, Schritt (4) in der Formular-Unit.
Die Implementation erfordert in vier Schritten:
1. Vereinbarung eines Methodenzeiger-Typs2. Vereinbarung eines Methodenzeigers3. Aufruf der Ereignisprozedur über den
Methodenzeiger4. Zuweisung einer Ereignisprozedur
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type
TChangeEvent = procedure of object; (1.)
TFarbe = Class .... public ... OnChanged : TChangeEvent; (2.) end;
type
TChangeEvent = procedure of object; (1.)
TFarbe = Class .... public ... OnChanged : TChangeEvent; (2.) end;
Ereignis: OnChanged vom Typ TChangeEvent
Implementation des Ereignisses
1. Deklaration eines Methodenzeigertyps (hier: für eine Prozedur ohne Parameter)
2. Deklaration einer Referenzvariablen vom Typ des
Methodenzeigers
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procedure TFarbe.setFarbe(r,g, b : integer);
begin Frot := r mod 256; Fgruen := g mod 256; Fblau := b mod 256;
//GUI informieren if assigned(OnChanged) then OnChanged; (3)end;
procedure TFarbe.setFarbe(r,g, b : integer);
begin Frot := r mod 256; Fgruen := g mod 256; Fblau := b mod 256;
//GUI informieren if assigned(OnChanged) then OnChanged; (3)end;
3. Ereignis auslösen
Das Modell ruft eine Methode des GUI-Objekts auf, wenn sich seine Daten ändern.
Auslösen des Ereignisses
Modell:
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type TFarbForm = class(TForm) ... private Farbe : TFarbe; procedure updateViews; public ... end;
type TFarbForm = class(TForm) ... private Farbe : TFarbe; procedure updateViews; public ... end;
Ereignismethode vom Typ des Methodenzeigers
Ereignisbearbeitungsmethode
procedure TFarbForm.updateViews;begin //wird vom Modell aufgerufen FarbBox.brush.color := Farbe.getFarbe; ...end;
procedure TFarbForm.updateViews;begin //wird vom Modell aufgerufen FarbBox.brush.color := Farbe.getFarbe; ...end;
Implementierung:
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procedure TFarbForm.FormCreate(Sender: TObject);begin Farbe := TFarbe.create; Farbe.OnChanged := updateViews; (4)end;
procedure TFarbForm.FormCreate(Sender: TObject);begin Farbe := TFarbe.create; Farbe.OnChanged := updateViews; (4)end;
4. Setzen des Methodenzeigers mit OnCreate-Ereignis
Setzen des Methodenzeigers
Der Typ der Methode muss mit dem Typ des Methodenzeigers übereinstimmen.
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Nachrichtenaustausch
Ablauf: OkButton wird geklickt (Sequenzdiagramm)
:TFarbe
:TShape
:TFarbForm
:TButtonOncreate() create()
Buttonwird gedrückt ButtonClick()
setFarbe()
updateViews
Brush.Color := ...
getFarbe()
...Start desProgramms
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Aufgaben II
Farbenmischer3. Implementieren Sie das Ereignis ‚Onchanged’.
Testen Sie das Programm und verfolgen Sie den Ablauf mit Hilfe des Einzelschritt-Modus.
4. Die Version Farben3 kann 2 GUIs gleichzeitig darstellen. Untersuchen Sie, wie das 2. Formular eingebunden ist und den Benachrichtungsmechanismus.
MVC-Uhr 1. Entwerfen Sie das Modell (Klasse: TUhr - mTUhr.pas) einer Digitaluhr,
die Uhr soll noch nicht selbständig laufen. Entwerfen Sie ein Formular (GUI) (TUhrform - uUhrForm.pas) mit der Möglichkeit, die Zeit (h:min) zu setzen und abzufragen.
2. Die Zeit soll mit Hilfe Schaltfläche jeweils um eine Sekunde erhöht werden.
Entwickeln Sie dazu eine Methode.3. Analysieren Sie das Projekt ‚Uhr mit Ereignis’.
Erweitern Sie das Uhrobjekt so, dass die Ansicht über Datenänderungen mit Hilfe eines Ereignisses informiert wird.
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Literatur und Links
Helmut Balzert: Lehrbuch der Software-Technik Siegfried Spolwig:
www.oszhdl.be.schule.de\gymnasium\faecher\informatik\index.htm
K. Merkert: Hohenstaufen-Gymnasium Kaiserlauternhttp://hsg.region-kaiserslautern.de/faecher/inf/index.php
UML-Werkzeug: UML-Editor : UMLed.exe http://www.kubitz-online.de
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