Advanced Design and Programming (5-ECTS) - Cheatsheet

Definition und Zweck von Entwurfsmustern

Definition:

Wiederverwendbare Lösungen für wiederkehrende Probleme in der Softwareentwicklung.

Details:

• Standardisierte Entwürfe für komplexe Softwarestrukturen
• Verbessern Kommunikation unter Entwicklern
• Ermöglichen effektive und effiziente Entwicklung
• Reduzieren Entwicklungszeit und Fehler
• Beispiele: Singleton, Factory, Observer

Wichtige Design Patterns wie Singleton, Factory, Observer und Strategie

Definition:

Design Patterns: Wiederverwendbare Lösungen für häufig auftretende Probleme in der Softwareentwicklung.

Details:

• Singleton: Stellt sicher, dass eine Klasse nur eine Instanz hat und bietet einen globalen Zugriffspunkt.
• Factory: Ermöglicht die Erstellung von Objekten, ohne den genauen Klassennamen der zu erstellenden Objekte anzugeben.
• Observer: Definiert ein 1-zu-N-Abhängigkeitsverhältnis zwischen Objekten, sodass bei einer Zustandsänderung eines Objekts alle abhängigen Objekte benachrichtigt und aktualisiert werden.
• Strategie: Definiert eine Familie von Algorithmen, kapselt jeden Algorithmus und macht sie untereinander austauschbar.

Prinzipien und Werte des Agilen Manifests

Definition:

Prinzipien und Werte des Agilen Manifests betonen Flexibilität, Zusammenarbeit und Reaktionsfähigkeit in der Softwareentwicklung.

Details:

• Individuen und Interaktionen über Prozesse und Werkzeuge
• Funktionierende Software über umfassende Dokumentation
• Zusammenarbeit mit dem Kunden über Vertragsverhandlung
• Reagieren auf Veränderung über das Befolgen eines Plans
• 12 Prinzipien: Kundenzufriedenheit, Willkommene Änderungen, Häufige Auslieferung, Tägliche Zusammenarbeit, Motivierte Einzelpersonen, Face-to-Face-Kommunikation, Funktionierende Software, Nachhaltige Entwicklung, Technische Exzellenz, Einfachheit, Selbstorganisierte Teams, Regelmäßige Reflexion und Anpassung

Identifikation von Code-Smells

Definition:

Erkennen von Programmiermustern, die auf ein Problem im Code hinweisen, aber keine direkten Bugs sind.

Details:

• Common types: z.B. 'Duplicate Code', 'Long Method', 'Large Class'
• Tools für Erkennung: z.B. SonarQube, PMD
• Ziele: Verbesserung der Code-Qualität und Wartbarkeit
• Kategorie: Erkennungsmuster, Antipatterns
• Meistens Hinweis auf tieferliegende Designprobleme

Grundprinzipien und Vorteile von Testgetriebener Entwicklung (TDD)

Definition:

Kurze Iterationen bei der Softwareentwicklung: Test schreiben, bevor der Code geschrieben wird. Zyklus: Test schreiben, Code schreiben, Refaktorisieren.

Details:

• Red-Green-Refactor-Zyklus: Erst testen (rot), dann minimaler Code (grün), schließlich Refaktorisierung.
• Erhöhte Code-Qualität und weniger Fehler.
• Bessere Testabdeckung und Wartbarkeit.
• Fokussierung auf Anforderungen und schnelle Rückmeldung.
• Ermöglicht kontinuierliche Integration.

Prinzipien des modularen Designs

Definition:

Konzepte zur Unterteilung eines Systems in kleinere, unabhängige Module, die getrennt entwickelt und gewartet werden können.

Details:

• Kohäsion: Einheitliche Funktionalität innerhalb eines Moduls
• Kopplung: Minimierung der Abhängigkeiten zwischen Modulen
• Wiederverwendbarkeit: Module können in verschiedenen Kontexten wiederverwendet werden
• Erweiterbarkeit: Einfache Erweiterung oder Veränderung von Modulen ohne Einfluss auf andere Teile des Systems
• Verfolgbarkeit: Nachvollziehbarkeit der Abhängigkeiten zwischen Modulen

Verwendung von Schnittstellen und Abstraktionen

Definition:

Verwendung von Schnittstellen (Interfaces) und Abstraktionen zur Förderung der Modularität und Flexibilität im Systemdesign.

Details:

• Trennen von Implementierung und Schnittstelle
• Fördert Wiederverwendbarkeit und Testbarkeit
• Ermöglicht polymorphes Verhalten
• Statische Typprüfung bei Verwendung von Interfaces
• \textbf{Syntax Beispiele:} \texttt{interface IExample} für Schnittstellen; \texttt{abstract class Example} für abstrakte Klassen
• Interfaces: keine Implementierung (nur Methodensignaturen)
• Abstrakte Klassen: können sowohl abstrakte Methoden (ohne Implementierung) als auch konkrete Methoden enthalten

Schreiben effektiver Unit-Tests

Definition:

Effektive Unit-Tests prüfen isoliert die kleinsten testbaren Einheiten des Codes, typischerweise Funktionen oder Methoden, um sicherzustellen, dass sie wie erwartet funktionieren.

Details:

• Verwendung von Assertionen zur Überprüfung der erwarteten Ausgaben: \texttt{assertEqual(), assertTrue(), assertFalse()}
• Isolierung der Testfälle: Verwendung von Mocking, um Abhängigkeiten von externen Systemen zu vermeiden
• Testabdeckung sicherstellen: alle möglichen Codepfade und Randfälle abdecken
• Kurze, prägnante Tests schreiben, die nur eine Sache überprüfen
• Automatisierte Ausführung und kontinuierliche Integration verwenden