Mühendislik Yazılımında Özet Fabrika Desenine Giriş
Mühendislik yazılımları yeni teknolojilere adapte olmak için sürekli baskı ile karşı karşıya kalır, gelişmekte olan standartlar ve daha büyük veri kümeleri. Geliştiriciler, yatay ve dikey olarak kalan kullanılabilir ve esnektirken sistemler tasarlamalıdır.TheurFLT:0)Abstract Factory Desen), mevcut mantıka dokunmadan yeni ürün çeşitlerini eklemek için daha kolay hale getirmek zorundadır.
Bu makalede, yazılımınızın gelecek yıllarda adapte edilebilir olmasını sağlamak için Özet Fabrika Deseninin nasıl uygulanabileceğini araştırıyoruz.
Özet Fabrika Desenini Anlamak
Özet Fabrika Deseni, nesnelerin nasıl yaratıldığı, nasıl yaratıldığı ve temsil edildiği bağımsız olarak kullanılması gereken bir sistem olduğunda, genellikle bir sistemin, nesnelerin nasıl yaratıldığı, oluştuğu ve temsil edildiğine bağlı olarak bir arayüz sunar.
Kalbinde, desen iki soyutlama seviyesini tanımlar:
- [FONT:0)Abstract Factory[[[Dönetici: 1) - Bir dizi yaratım yöntemi söyleyen bir arayüz, her biri soyut bir ürün döndürür.
- [FONT:0)Concrete Factory[[DÜT:1) - Bir aileye ait özel beton ürünleri üretmek için soyut fabrika arayüzü uygulayan bir sınıf.
- [FONT:0)Abstract Ürün[[Dönetici: 1 ) - Bir ürün nesnesi için bir arayüz.
- [FONT:0)Concrete Product[DÜT:1] - Beton fabrika tarafından üretilen soyut ürün arayüzünü uygulayan bir sınıf.
Müşteri kodu sadece fabrikaları ve ürünleri için soyut arayüzlerle çalışır. Bu izolasyon, müşterinin hangi beton ürünün kullanıldığını asla bilemez, tüm ailelerin zamanında sorunsuz bir şekilde değişebilmelerini sağlar.
Örneğin, farklı malzeme modellerini destekleyen yapısal bir analiz aracı düşünün: Çelik, beton ve timber. Her malzeme, elde edilen özellikleri, başarısızlık kriterlerini ve kuralların belirlenmesi.Bir model olmadan, kod bu yöntemleri uygular ve birlikte iyi çalışan uyumlu nesneler üretir.
Mühendislik Yazılım için Özet Fabrika Deseninin Faydaları
Mühendislik yazılımı genellikle bileşenlerinin değiştirilemez ve tutarlı olması gereken karmaşık alan modelleri ile ilgilidir. Abstract Factory Kalıp birkaç somut avantaj sağlar:
Aileye Dayanlı Kompozisyon ile Scalability Through Family-Based
Yeni bir ürün ailesinin eklenme (örneğin, yeni bir malzeme, çözücü tipi veya lisans katmanı) sadece yeni bir beton fabrika sınıfı gerektirir.Mevcut müşteri kodu değişmeden kalır çünkü soyut fabrika arayüzüne bağlıdır. Bu özellik, sistemin üst düzeye kadar onlarca veya yüzlerce çeşit desteğe ölçeklenmesine olanak sağlar.
Uygulamaları Anahtarlama için Flexability to Switch Implementations
Birçok mühendislik projesi basit bir prototiple başlar ve daha sonra daha gelişmiş bir sürüm için bir bileşeni takas etmeye ihtiyaç duyar. Abstract Factory ile, temel geometrik bir çekirdekten yüksek performanslı bir kişiye geçiş, başlangıçta kullanılan fabrikayı değiştirmek için yapılabilir. Bağımlılık enjeksiyon konteynerleri de fabrikaları dinamik olarak çözmeye göre yapılandırılabilir.
Encapsulating Object Creation Tarafından kullanılabilirlik
Yaratılış mantığı, kodbase'e dağınıkken fabrika sınıflarında yoğunlaşmıştır. Bu merkezileştirme, inşaat prosedürlerini güncellemek, geçerliliği eklemek veya yeni nesne türlerini tanıtmak için daha basitleştirilmiştir. Bakım, ürün ailelerine yapılan değişiklikler bir yere yerelleştirilmiştir.
İlgili Bir Bakış
Mühendisler genellikle birlikte kullanılması gereken nesnelere güveniyorlar - örneğin, bir ağ, bir çözücü ve bir post-işlemci.Eğer bir uyumlu bir ağla bir çözümle eşleştirilirse, simülasyon yanlış sonuçlar üretebilir. Abstract Factory, bir aile içindeki tüm nesnelerin birlikte çalışmak için tasarlanmıştır, bütünleme böcekleri azaltır.
Mock Faktörleri aracılığıyla test edilebilirlik
Test mühendisliği yazılımı pahalı hesaplamalar veya üçüncü taraf bağımlılıklar nedeniyle zorludur.In soyutlama yaratımı arayüzünün arkasında, testçiler basitleştirilmiş veya kontrollü nesneler üreten fabrikaları enjekte edebilir.Bu teknik, tam simülasyonlar olmadan müşteri mantığının birim testini sağlar.
Mühendislik Yazılımında Özet Fabrika Desenini Uygulamayın
Uygulama, çok tanımlanmış bir dizi adım takip eder. Tipik bir senaryo ile göstereceğiz: birden çok çözücü aileyi destekleyen bir mühendislik simülasyon platformu (örneğin Finite Element Method, C ⁇ Akışkanlar Dynamics ve Finite Farklı Yöntemi).
Adım 1: Define Abstract Product Interfaces
İlgili nesnelerin ailelerini tanımlayın.Polonyalar için, tipik soyut ürünler şunları içerebilir:
- [[Dörtücük tolerans, maksimum iterasyonlar ve paralellik seçenekleri gibi parametrelere sahiptir.
- [FONT: 5) – alan ağlarını, sınır koşul atamasını ve malzeme haritasını gerçekleştirir.
- [FONT: 6] - Sonuçlar elde eder, raporlar üretir ve çıktıları görselleştirir.
Bunların her biri, rolüyle ilgili yöntemleri söyleyen bir arayüz veya soyut sınıf haline gelir.
2. Adım: Özet Fabrika Interface
Özet fabrika arayüzü her soyut ürün için yaratım yöntemlerini ilan ediyor:
interface ISolverFactory
{
ISolverConfiguration CreateSolverConfiguration();
IPreProcessor CreatePreProcessor();
IPostProcessor CreatePostProcessor();
}
3. Adım: Beton Faktörleri Yapın
Her bir çözücü aile için (FEM, CFD, FDM), fabrika arayüzünü uygular. Örneğin, [[ŞUygunluk: FEM-özel konfigürasyonlar, ağlar ve post-işlemciler Benzer şekilde, 03.03.2012 yılında, her beton fabrika, birbiriyle uyumlu olduğu nesneler döndürür.
Adım 4: Wire Müşteri Kodu Özet Fabrika
Müşteri sınıfları örnek olarak (örneğin bağımlılık enjeksiyonu veya yapılandırma yöneticisi aracılığıyla) gerekli nesneleri elde etmek için fabrika yöntemlerini çağırmaktadır. Çünkü müşteri yalnızca arayüzlere bağlıdır, fabrika müşteri kodu değiştirmeden önce çalıştırılabilir.
class SimulationRunner
{
private readonly ISolverFactory _factory;
public SimulationRunner(ISolverFactory factory)
{
_factory = factory;
}
public void Run()
{
var config = _factory.CreateSolverConfiguration();
var pre = _factory.CreatePreProcessor();
var post = _factory.CreatePostProcessor();
// use config, pre, post...
}
}
Adım 5: Runtime'da Fabrika Seçimi
Fabrika seçimi mantığı, kullanıcı girişi, proje ayarları veya çevre değişkenleri üzerine kurulu olabilir. Basit bir politika bir geçiş bildirimi veya kayıt modeli kullanabilir. Daha gelişmiş sistemler, inşaat dosyalarından fabrikaları çözen taşıyıcılar veya DI konteynerleri kullanabilir.
Mühendislik Domainleri'ndeki Gerçek Dünya Uygulamaları
İnşaat ve Yapısal Mühendislik
Finite element analizi (FEA) yazılımları, örneğin:0)Autodesk Nastran) veya )ANSYS Yapıları) genellikle birden fazla element tipi (beam, kabuk, katı) ve malzeme modellerini (linear elastik, plastik, hiperelastic) kullanarak bir Abstract Factory, her malzemeyi kullanarak, beton, kompozit) kendi elementi katılama hesaplayıcılarını sağlar.
Benzer şekilde, yapısal tasarım kodları ülke ve dönem tarafından değişir. Bir fabrika Eurocode, ACI veya İngiliz standartları için kuralları kaplayabilir, doğru yük kombinasyonlarını ve güvenlik faktörlerini otomatik olarak uygulayan nesneleri üretebilir.
Mekanik Mühendislik ve CAD
CAD sistemleri, geometrik, kısıtlamalar ve kullanım motorlarının ailelerini yönetmek gibi, bu sistemlerin farklı modelleme çekirdeklerini (sol para, ACIS, CGM) değiştirmeden farklı modellemelerini desteklemesini sağlar.
Dahası, üretim şirketleri genellikle çeşitli standart formatlarda çizimler üretmeleri gerekir (ISO, ANSI, Ultrasonik). Bir fabrika uygun boyutlandırma kuralları, annotasyon stilleri ve her standart için liderler, temel modelleme kodunu bağımsız olarak sunum ayrıntıları tutabilir.
Elektrik Mühendisliği ve EDA
Elektronik Tasarım Otomasyonu (EDA) araçları, [[0)Altium Tasarımcısı), yeni bir fabrikanın, simülasyon modelleri ve düzeni kurallarının belirlenmesi, mevcut şematik vs. dijital tasarımları veya düşük hızlı sinyal bütünlüğü için farklı aileler üretebilir.
Future-Proof Design için en iyi uygulamalar
Özet Fabrika Deseni ile inşa edilen mühendislik yazılımının süresini en üst seviyeye çıkarmak için, bu ilkelerin içine girin:
Design Stable and Minimal Abstract Interfaces
Özet arabirimler, temel sözleşmeyi aşırı tanımsız ele almalı.Sadece bir beton aile tarafından ihtiyaç duyulan yöntemleri eklemeli; eğer bir aile özel işlemleri gerektirirse, opsiyonel arayüzler veya uzatma noktaları eklemek için soyut arayüzler.
Encapsulate Object Creation Logic
Yaratılış mantığı müşteri koduna sızdırmamalı. Bir fabrika yöntemi karmaşık başlangıç yapmak zorundaysa (örneğin, konfigürasyon dosyalarından okumak, veritabanına bağlanmak), beton fabrikanın içinde bunu tutmak ve fabrika yöntemini aramak ve tamamen inşa edilmiş bir nesne almak gerekir.
Fabrika Çözümü için Bağlanma Enjeksiyonu
Sert fabrika seçimi yerine, Unity, Spring veya yerleşik DI konteynerleri gibi bağımlılık enjeksiyon çerçevelerini kullanın. Bu de çiftler koddan yapılandırma ve ekiplerin dış konfigürasyon dosyaları, çevre değişkenleri veya hatta runtime parametreleri aracılığıyla fabrika yapılandırmalarını değiştirmelerine izin verir.
Dahili Noktaları için Plan
Büyük olasılıkla değişim alanlarının belirlenmesi: yeni malzeme modelleri, yeni çözücüler, yeni düzenlemeler, yeni dosya biçimleri. Bunların her biri için fabrikada soyut bir ürün ve bir yaratım yöntemi tasarlayın. Ürün setleri büyürse, dış modüllerin çekirdeklenmeden yeni fabrikaları kaydetmesine izin veren bir kayıt modeli kullanarak göz önünde bulundurun:0).Abstract Factory arayüz.
Diğer Desenlerle Birlikte Birleşin
Özet Fabrika diğer tasarım kalıpları ile iyi çalışır:
- [FONT:0)Builder[DÜT:1) - İnşaatçılara karmaşık ürün nesneleri adım atarak adım atmasını sağlayın, fabrika inşaatçı değişkeni belirlerken.
- [FONT:0)Prototype[[Dönetici: 1) - Yaratılış pahalı olduğunda mevcut ürün nesneleri; fabrika yeni veya klon oluşturup oluşturmadığına karar verebilir.
- [FONT:0)Singleton[[Dönetici: 1) Genellikle, tek bir fabrika örneği aile başına gereklidir; fabrikanın kendisi tekton olabilir, ancak çok hazır ortamlarla ihtiyatlı olabilir.
- [FONT:0]Strateji[[Dönetici: 1) - Fabrika, alt-familileri çalıştırma süresine göre seçme stratejisine sahip olabilir.
Over-Mühendislikten Kaçınmak
Özet Fabrika Deseni karmaşıklaşır. Sadece, tek aile sistemleri için, basit bir fabrika yöntemi veya fabrika fonksiyonu genellikle yeterli olabilir. Over-abstracting anlamak ve korumak için daha zor kod yapabilir.
Ortak Pitfalls ve Them'dan Nasıl Kaçırmak
- [FONT:0) Interface Patlama[[[Dönetici:0)[[[Dönesel:0)[[[Dönlü Patlama[[Dönesel: 0:1) – Her küçük nesne için ayrı bir soyut ürün oluşturmadan kaçının. Grup ilgili nesnelerle ilgili nesnelere ortak arayüzlere sahiptir.Eğer bir ürün birçok çeşidi varsa, kompozit veya dekoratör kalıpları dikkate alın.
- [FONT:0]Felt Hierarchy Bloat) - Çok fazla beton fabrikaları yeni geliştiricileri aşırı derecede fazla tutabiliyor ve tüm olası fabrikaları başlangıçtan ziyade talep üzerine inşa etmek için fabrikalar inşa edebilir.
- [FONT:0)Incoherent Aileler[Döneticiler)[Döneticiler) - Aynı fabrika tarafından üretilen nesneler gerçekten uyumlu olduğundan emin olun. Bazı kombinasyonlar fabrikada geçersizyse veya müşteri kodunda geçerliliği uygular.
- [FONT=0)Runtime Konsül Kompleksite[[Dönetici:0)[Dönetici:0)[Dönetici:0))[Dönetici).Seçim mantığı çok karmaşık hale getirmeden kaçının. iyi donanımlı bir yapılandırma mekanizması kullanın (XML, JSON, çevre değişkenleri) ve mantıklı varsayılan varsayılan varsayılan varsayılan varsayılan varsayılan varsayılan varsayılan varsayılan varsayılanlar sağlar.
Vaka Çalışması: Yeni Bir Solver Ailesi'ni Simülasyon Platformuna Ekle
Finite Element Yöntemi (FEM) ve C ⁇ Akışkanlar Dinamik (CFD) Yönetim, Mevcut Malzemeler için Ayrık Bir Element Yöntemi (DEM) aileyi, Özet Fabrika deseni olmadan, geliştiricilerin her müşteriyi önceden işlemetörler ve işlem öncesi işlemleri değiştirmeleri gerekir.
Bu vaka çalışması, sistemin uzatma için açık tutulmasını gösteriyor ancak değişiklik için kapalı - Open / Closed Prens olarak bilinen bir nesne odaklı tasarım prensibi.
Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç
Özet Fabrika Deseni, yeni malzemeler, çözünürlükte nesne oluşturma, standartlar ve iş akışları ile ilgili nesneler arasında esnek bir şekilde uyum sağlar ve basitleştirilmiş bakım örnekleri ile ilgili olarak, CAD ve EDA, yeni malzemelere adapte edilebilir sistemlerde değerini doğrulamaktadır.
Geliştiriciler, desenli judicious olarak uygulanmalıdır, stabil ve minimum olan soyut arayüzleri tasarlayabilmeli ve onu maksimum fayda için bağımlılık enjeksiyonu ve diğer desenlerle birleştirmelidir.Doğru kullanıldığında, Abstract Factory Desen, on yıllardır mühendislere hizmet edebilecek ölçeklenebilir, kullanılabilir bir mimarinin temel taşı haline gelir.
Daha fazla okuma için, orijinal tanımı inceler:0)Wikipedia'nın Özet Fabrika Deseni[Dönetici: 1) ve büyük ölçekli sistemlerdeki uygulamaları. Pratik rehberlik, kitapta da bulunabilir:2.Design Desenler: Reusable Object-Oriented Software).