ebook img

Java Program Design: Principles, Polymorphism, and Patterns PDF

456 Pages·2019·5.87 MB·english
Save to my drive
Quick download
Download
Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.

Preview Java Program Design: Principles, Polymorphism, and Patterns

Java Program Design Principles, Polymorphism, and Patterns — Edward Sciore Java Program Design Principles, Polymorphism, and Patterns Edward Sciore Java Program Design: Principles, Polymorphism, and Patterns Edward Sciore Newton, MA, USA ISBN-13 (pbk): 978-1-4842-4142-4 ISBN-13 (electronic): 978-1-4842-4143-1 https://doi.org/10.1007/978-1-4842-4143-1 Library of Congress Control Number: 2018965461 Copyright © 2019 by Edward Sciore This work is subject to copyright. All rights are reserved by the Publisher, whether the whole or part of the material is concerned, specifically the rights of translation, reprinting, reuse of illustrations, recitation, broadcasting, reproduction on microfilms or in any other physical way, and transmission or information storage and retrieval, electronic adaptation, computer software, or by similar or dissimilar methodology now known or hereafter developed. Trademarked names, logos, and images may appear in this book. Rather than use a trademark symbol with every occurrence of a trademarked name, logo, or image we use the names, logos, and images only in an editorial fashion and to the benefit of the trademark owner, with no intention of infringement of the trademark. The use in this publication of trade names, trademarks, service marks, and similar terms, even if they are not identified as such, is not to be taken as an expression of opinion as to whether or not they are subject to proprietary rights. While the advice and information in this book are believed to be true and accurate at the date of publication, neither the authors nor the editors nor the publisher can accept any legal responsibility for any errors or omissions that may be made. The publisher makes no warranty, express or implied, with respect to the material contained herein. Managing Director, Apress Media LLC: Welmoed Spahr Acquisitions Editor: Jonathan Gennick Development Editor: Laura Berendson Coordinating Editor: Jill Balzano Cover image designed by Freepik (www.freepik.com) Distributed to the book trade worldwide by Springer Science+Business Media New York, 233 Spring Street, 6th Floor, New York, NY 10013. Phone 1-800-SPRINGER, fax (201) 348-4505, e-mail [email protected], or visit www.springeronline.com. Apress Media, LLC is a California LLC and the sole member (owner) is Springer Science + Business Media Finance Inc (SSBM Finance Inc). SSBM Finance Inc is a Delaware corporation. For information on translations, please e-mail [email protected], or visit www.apress.com/ rights-permissions. Apress titles may be purchased in bulk for academic, corporate, or promotional use. eBook versions and licenses are also available for most titles. For more information, reference our Print and eBook Bulk Sales web page at www.apress.com/bulk-sales. Any source code or other supplementary material referenced by the author in this book is available to readers on GitHub via the book’s product page, located at www.apress.com/9781484241424. For more detailed information, please visit www.apress.com/source-code. Printed on acid-free paper Table of Contents About the Author ���������������������������������������������������������������������������������ix About the Technical Reviewer �������������������������������������������������������������xi Acknowledgments �����������������������������������������������������������������������������xiii Introduction ����������������������������������������������������������������������������������������xv Chapter 1: Modular Software Design ����������������������������������������������������1 Designing for Change ��������������������������������������������������������������������������������������������1 Object-Oriented Basics �����������������������������������������������������������������������������������������4 APIs and Dependencies �����������������������������������������������������������������������������������4 Modularity �������������������������������������������������������������������������������������������������������5 Class Diagrams ������������������������������������������������������������������������������������������������6 Static vs� Nonstatic ������������������������������������������������������������������������������������������8 A Banking Demo ���������������������������������������������������������������������������������������������������9 The Single Responsibility Rule ����������������������������������������������������������������������������13 Refactoring����������������������������������������������������������������������������������������������������������19 Unit Testing ���������������������������������������������������������������������������������������������������������20 Class Design �������������������������������������������������������������������������������������������������������23 Encapsulation �����������������������������������������������������������������������������������������������������29 Redistributing Responsibility ������������������������������������������������������������������������������31 Dependency Injection ������������������������������������������������������������������������������������������36 Mediation ������������������������������������������������������������������������������������������������������������40 iii TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss Design Tradeoffs �������������������������������������������������������������������������������������������������41 The Design of Java Maps ������������������������������������������������������������������������������������43 Summary�������������������������������������������������������������������������������������������������������������45 Chapter 2: Polymorphism �������������������������������������������������������������������47 The Need for Polymorphism ��������������������������������������������������������������������������������47 Interfaces ������������������������������������������������������������������������������������������������������������50 Reference Types ��������������������������������������������������������������������������������������������������54 Type Safety ���������������������������������������������������������������������������������������������������������58 Type Casting ��������������������������������������������������������������������������������������������������������59 Transparency �������������������������������������������������������������������������������������������������������61 The Open-Closed Rule�����������������������������������������������������������������������������������������63 The Comparable Interface �����������������������������������������������������������������������������������64 Subtypes �������������������������������������������������������������������������������������������������������������67 The Java Collection Library ���������������������������������������������������������������������������������70 ArrayList ��������������������������������������������������������������������������������������������������������73 LinkedList ������������������������������������������������������������������������������������������������������73 HashSet ���������������������������������������������������������������������������������������������������������73 TreeSet ����������������������������������������������������������������������������������������������������������73 The Liskov Substitution Principle ������������������������������������������������������������������������73 Should SortedSet Extend List? ����������������������������������������������������������������������75 Why Isn’t There an Interface SortedList? �������������������������������������������������������75 Should Queue Extend List? Should List Extend Queue? ��������������������������������76 Why Have the Interface Set if It Doesn’t Provide any Added Functionality? ����76 The Rule of Abstraction ���������������������������������������������������������������������������������������77 Adding Code to an Interface ��������������������������������������������������������������������������������80 Summary�������������������������������������������������������������������������������������������������������������84 iv TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss Chapter 3: Class Hierarchies ��������������������������������������������������������������87 Subclasses ����������������������������������������������������������������������������������������������������������87 Abstract Classes �������������������������������������������������������������������������������������������������93 Writing Java Collection Classes ������������������������������������������������������������������������103 Byte Streams�����������������������������������������������������������������������������������������������������105 The Template Pattern ����������������������������������������������������������������������������������������118 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������126 Chapter 4: Strategies ������������������������������������������������������������������������127 The Strategy Pattern �����������������������������������������������������������������������������������������127 Comparators �����������������������������������������������������������������������������������������������������136 Anonymous Inner Classes ���������������������������������������������������������������������������������140 Explicit Anonymous Classes ������������������������������������������������������������������������140 Lambda Expressions �����������������������������������������������������������������������������������141 The Strategy Pattern as a Design Tool ��������������������������������������������������������������144 The Command Pattern ��������������������������������������������������������������������������������������150 Eliminating the Class Hierarchy ������������������������������������������������������������������������156 Templates vs� Strategies �����������������������������������������������������������������������������������160 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������162 Chapter 5: Encapsulating Object Creation ����������������������������������������163 Object Caching ��������������������������������������������������������������������������������������������������163 Singleton Classes ����������������������������������������������������������������������������������������������169 Singleton Strategy Classes �������������������������������������������������������������������������������172 Static Factory Methods �������������������������������������������������������������������������������������180 Factory Objects �������������������������������������������������������������������������������������������������185 Cached Factory Objects ������������������������������������������������������������������������������������188 v TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss The Factory Pattern�������������������������������������������������������������������������������������������192 Factories for Customized Objects ���������������������������������������������������������������������195 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������198 Chapter 6: Iterables and Iteration�����������������������������������������������������201 Iterators�������������������������������������������������������������������������������������������������������������201 Writing an Iterator Class �����������������������������������������������������������������������������������205 The Iterator Pattern �������������������������������������������������������������������������������������������210 Designing Iterable Classes ��������������������������������������������������������������������������������212 External Iteration �����������������������������������������������������������������������������������������������214 Internal Iteration �����������������������������������������������������������������������������������������������217 The Visitor Pattern ���������������������������������������������������������������������������������������������219 Predicates ���������������������������������������������������������������������������������������������������������223 Collection Streams ��������������������������������������������������������������������������������������������227 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������233 Chapter 7: Adapters ��������������������������������������������������������������������������237 Inheritance for Reuse ����������������������������������������������������������������������������������������237 Wrappers �����������������������������������������������������������������������������������������������������������239 The Adapter Pattern ������������������������������������������������������������������������������������������240 Text Streams �����������������������������������������������������������������������������������������������������244 The Adapter OutputStreamWriter ����������������������������������������������������������������246 The Adapter InputStreamReader �����������������������������������������������������������������250 The Adapter StringReader ���������������������������������������������������������������������������254 Object Streams �������������������������������������������������������������������������������������������������255 Saving State in the Banking Demo��������������������������������������������������������������������260 vi TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss Adapters for the Banking Demo ������������������������������������������������������������������������263 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������269 Chapter 8: Decorators �����������������������������������������������������������������������271 Decorator Classes ���������������������������������������������������������������������������������������������271 The Decorator Pattern ���������������������������������������������������������������������������������������277 The Chain of Command Pattern ������������������������������������������������������������������������283 Decorated Iterators �������������������������������������������������������������������������������������������288 Implementing Collection Streams ���������������������������������������������������������������������294 Decorated Input Streams ����������������������������������������������������������������������������������298 Buffered Input Streams �������������������������������������������������������������������������������299 Progress Monitoring ������������������������������������������������������������������������������������302 Cipher Input Streams �����������������������������������������������������������������������������������304 Decorator Transparency ������������������������������������������������������������������������������������306 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������312 Chapter 9: Composites ���������������������������������������������������������������������315 Predicates as Composites ���������������������������������������������������������������������������������315 Composite Objects in JavaFX ����������������������������������������������������������������������������323 The Composite Pattern ��������������������������������������������������������������������������������������333 A Cookbook Example ����������������������������������������������������������������������������������������336 Traversing a Composite Object �������������������������������������������������������������������������341 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������350 Chapter 10: Observers ����������������������������������������������������������������������353 Observers and Observables ������������������������������������������������������������������������������353 The Observer Pattern ����������������������������������������������������������������������������������������358 Push vs� pull ������������������������������������������������������������������������������������������������359 Managing the Observer List ������������������������������������������������������������������������361 vii TTaabbllee ooff CCoonnTTeennTTss The Generic Observer Pattern in Java���������������������������������������������������������������365 Events ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������369 Observers in JavaFX �����������������������������������������������������������������������������������������374 JavaFX Properties ���������������������������������������������������������������������������������������������379 Properties as Wrappers �������������������������������������������������������������������������������379 Properties as Observables ���������������������������������������������������������������������������381 JavaFX Bindings ������������������������������������������������������������������������������������������������384 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������388 Chapter 11: Model, View, and Controller ������������������������������������������389 The MVC Design Rule ����������������������������������������������������������������������������������������390 Multiple Views for a Model ��������������������������������������������������������������������������������397 MVC in Excel �����������������������������������������������������������������������������������������������������403 JavaFX Views and Controllers ���������������������������������������������������������������������������405 Extending the MVC Architecture �����������������������������������������������������������������������411 The MVC Pattern �����������������������������������������������������������������������������������������������417 MVC and the Banking Demo �����������������������������������������������������������������������������422 The Class FxBankProgram ���������������������������������������������������������������������������424 The Create Account View �����������������������������������������������������������������������������426 The Account Information View ���������������������������������������������������������������������428 The All Accounts View ����������������������������������������������������������������������������������432 Observable List Views ���������������������������������������������������������������������������������������435 Observable Table Views ������������������������������������������������������������������������������������438 Summary�����������������������������������������������������������������������������������������������������������441 Index �������������������������������������������������������������������������������������������������445 viii About the Author Edward Sciore is a recently retired Associate Professor at Boston College, who gleefully taught computer science to college students for over 35 years. This book is the result of his experiences teaching courses on Java programming, object-oriented design, and software engineering. Edward is author of Understanding Oracle APEX 5 Application Development (Apress, 2015) and Database Design and Implementation (Wiley, 2008). ix

See more

The list of books you might like

Most books are stored in the elastic cloud where traffic is expensive. For this reason, we have a limit on daily download.