Entwurfsmuster Schulung: GoF-Muster in Java und TypeScript

Entwurfsmuster – Einstieg

• Erfinden Sie das Rad nicht neu: bewährte Lösungen statt jedes Mal Eigenbau
• Objektorientierte Design-Erfahrung: warum guter Entwurf schwer zu lernen ist
• Was Entwurfsmuster sind: Problem, Kontext, Lösung und Konsequenzen
• Der Katalog der Gang of Four: Erzeugungs-, Struktur- und Verhaltensmuster
• Was Entwurfsprinzipien sind und wie sie die Muster begründen
• Anwendung von Mustern: erst das Problem beschreiben, dann das Muster wählen
• Musternamen als gemeinsame Sprache in Entwurfsdiskussion und Code-Review
• Java und TypeScript im Vergleich: nominale Interfaces, strukturelle Typen, Funktionen als Werte

Das Strategy-Muster

• Vererbung neu betrachten: Wiederverwendung über Unterklassen
• Beschränkungen der Vererbung: starre Hierarchien und doppelter Code in Unterklassen
• Schnittstellen ausprobieren: veränderliches Verhalten in ein Interface auslagern
• Sich von Designprinzipien inspirieren lassen: das Veränderliche kapseln
• Programmierung für eine Schnittstelle statt für eine Implementierung
• Anwendung der Prinzipien: Verhalten zur Laufzeit austauschen
• Das Strategy-Muster: Kontext, Strategie-Schnittstelle und konkrete Strategien
• Strategy mit Lambdas: Comparator in Java, Funktionstypen in TypeScript
• Warum „HAT-EIN“ besser ist als „IST-EIN“: Komposition vor Vererbung

Das Adapter-Muster

• Das Adapter-Muster verstehen: unpassende Schnittstellen verbinden
• Die Definition: Zielschnittstelle, Adaptee und Adapter; Objekt- und Klassenadapter
• Die Verwendung: Fremdbibliothek oder Altsystem hinter einer eigenen Schnittstelle
• Adapter in TypeScript: Antworten einer REST-API auf das eigene Modell abbilden
• Abgrenzung zu Facade und Decorator: gleiche Technik, andere Absicht

Das Observer-Muster

• Das Observer-Muster verstehen: Abhängige automatisch über Änderungen informieren
• Das Observer-Muster definiert: Subject, Observer, An- und Abmelden, Push oder Pull
• Die Verwendung: Listener in Java, EventTarget und eigene Ereignistypen in TypeScript
• Warum java.util.Observable seit Java 9 als veraltet markiert ist und was es ersetzt
• Das Observer-Muster und lose Kopplung: das Subject kennt nur die Schnittstelle
• Speicherlecks durch vergessenes Abmelden, Aufräumen mit AbortSignal
• Vom Observer zu reaktiven Datenströmen: RxJS und java.util.concurrent.Flow im Überblick

Das Decorator-Muster

• Chaos mit Vererbung schaffen: Klassenexplosion durch Kombinationen von Merkmalen
• Das Offen-Geschlossen-Prinzip verstehen: erweitern, ohne bestehenden Code zu ändern
• Verhaltenserweiterung durch Komposition statt durch Unterklassen
• Das Decorator-Muster verstehen: gleiche Schnittstelle, umhülltes Objekt, Verkettung
• Das Decorator-Muster verwenden: die Stream-Klassen von java.io als Vorbild
• Decorator als Funktion höherer Ordnung: Protokollieren, Zwischenspeichern, Wiederholen
• Decorator-Muster und TypeScript-Decorators mit @-Syntax nicht verwechseln

Das Iterator-Muster

• Iteration kapseln: Elemente durchlaufen, ohne die innere Struktur zu kennen
• Verständnis des Iterator-Musters: Aggregat, Iterator, hasNext und next
• Verwendung des Iterator-Musters: eigene Sammlung mit Iterable und Iterator in Java
• Eingebaute Iteratoren verwenden: for-each-Schleife in Java, for…of in TypeScript
• Das Prinzip der einzigen Verantwortung: Sammlung speichert, Iterator durchläuft
• Das Iteratormuster als Sprachmerkmal: Symbol.iterator und Generatorfunktionen
• Verzögerte Auswertung mit Java Streams und den Iterator-Hilfsmethoden in JavaScript

Das Factory-Muster

• Die Notwendigkeit von Fabrikmustern: new als feste Bindung an eine Implementierung
• Das Factory-Methoden-Muster: Erzeugung in Unterklassen verlagern
• Die Verwendung des Factory-Methoden-Musters am Beispiel austauschbarer Exportformate
• Das einfache Factory-Muster: zentrale Erzeugungsfunktion, kein GoF-Muster im engeren Sinn
• Statische Fabrikmethoden in Java wie List.of und Optional.of
• Abstract Factory und Builder im Überblick und in Abgrenzung zur Factory Method

Wann ein Muster schadet – und wo Sie es längst benutzen

• Überentwurf erkennen: Muster ohne zweiten Anwendungsfall, Indirektion ohne Nutzen
• Moderne Sprachmittel ersetzen Muster: Lambdas, Records, sealed-Interfaces, Union-Typen
• Singleton kritisch betrachten: globaler Zustand, Testbarkeit, Injektion als Alternative
• Muster in Frameworks wiedererkennen: Proxys und Template-Methoden in Spring, Observables in Angular
• Sprachspezifische Vertiefung: Python, Node.js und React haben eigene Musterseminare

Entwurfsmuster als Auftragssprache für Coding-Agenten

• Refactoring per Musternamen beauftragen: „Typweiche durch Strategy ersetzen“ statt vager Wünsche
• Bevor der Agent eine gewachsene Klasse in Muster zerlegt, halten Charakterisierungstests ihr Verhalten fest
• Diff auf Fabriken und Interfaces mit nur einer Implementierung prüfen, die der Agent ungefragt anlegt
• ArchUnit-Regel nach jeder Agentenänderung: Aufrufer hängen nur von Schnittstellen ab
• Agent überträgt ein Muster von Java nach TypeScript, die Gruppe vergleicht beide Fassungen

Praxisprojekt: Bestell- und Benachrichtigungsdienst für einen Online-Shop

• Versandkostenberechnung mit austauschbaren Strategien je Versandart
• Zahlungsanbieter über einen Adapter anbinden, Bestellstatus per Observer melden
• Benachrichtigungskanäle per Factory Method erzeugen und mit Decorators um Wiederholung ergänzen
• Bestellhistorie als iterierbare Sammlung bereitstellen und den Entwurf im Review begründen