Balking Pattern in der Softwareentwicklung
Das Balking Pattern ist ein Entwurfsmuster, das in der Softwareentwicklung verwendet wird, um zu verhindern, dass Operationen durchgeführt werden, wenn ein bestimmter Zustand nicht erfüllt ist. Es wird häufig in Situationen eingesetzt, in denen eine Operation nur unter bestimmten Bedingungen ausgeführt werden sollte. Wenn diese Bedingungen nicht erfüllt sind, „balkt“ die Operation, das heißt, sie wird abgebrochen oder übersprungen, ohne eine Aktion durchzuführen.
Grundprinzip des Balking Patterns
Im Balking Pattern überprüft eine Methode vor der Durchführung einer Operation, ob der Zustand für die Operation geeignet ist. Falls der Zustand ungünstig ist, wird die Methode ohne eine Änderung des Zustands beendet. Das Muster bietet eine Möglichkeit, zu verhindern, dass unnötige oder fehlerhafte Operationen ausgeführt werden, die sonst zu unerwünschten Nebenwirkungen führen könnten.
Ein Beispiel hierfür ist die Warteschlangenbearbeitung, bei der eine Anfrage nur verarbeitet wird, wenn eine bestimmte Bedingung erfüllt ist. Andernfalls wird sie ignoriert oder abgebrochen.
Beispiel in C++
Im folgenden C++-Beispiel wird das Balking Pattern verwendet, um eine Aufgabe nur dann auszuführen, wenn eine Bedingung erfüllt ist (z. B. eine Ressource verfügbar ist).
Schritt 1: Implementierung der Klasse, die das Balking Pattern verwendet
#include <iostream>
#include <mutex>
#include <condition_variable>
#include <thread>
class Task {
private:
bool isResourceAvailable; // Zustand, der bestimmt, ob die Aufgabe ausgeführt werden kann
std::mutex mtx; // Mutex für die Synchronisation
public:
Task() : isResourceAvailable(false) {}
// Methode zum Ausführen der Aufgabe
void executeTask() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx); // Sicherstellen, dass nur ein Thread gleichzeitig arbeitet
if (!isResourceAvailable) {
std::cout << "Ressource nicht verfügbar. Aufgabe wird abgebrochen." << std::endl;
return; // Balken: Aufgabe wird abgebrochen
}
std::cout << "Aufgabe wird ausgeführt." << std::endl;
// Hier würde die eigentliche Logik der Aufgabe stehen
}
// Methode zum Freigeben der Ressource
void releaseResource() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
isResourceAvailable = true;
std::cout << "Ressource freigegeben." << std::endl;
}
// Methode zum Sperren der Ressource
void lockResource() {
std::lock_guard<std::mutex> lock(mtx);
isResourceAvailable = false;
std::cout << "Ressource gesperrt." << std::endl;
}
};
Schritt 2: Nutzung des Balking Patterns im Hauptprogramm
int main() {
Task task;
// Versuch, die Aufgabe auszuführen, ohne dass die Ressource freigegeben wurde
task.executeTask();
// Ressource freigeben
task.releaseResource();
// Aufgabe erneut ausführen, nachdem die Ressource verfügbar ist
task.executeTask();
// Ressource sperren und erneut versuchen, die Aufgabe auszuführen
task.lockResource();
task.executeTask();
return 0;
}
Erklärung des Codes
In diesem Beispiel gibt es eine Task-Klasse, die eine Ressource verwendet, die vor der Ausführung einer Aufgabe verfügbar sein muss. Wenn die Ressource nicht verfügbar ist, wird die Aufgabe mit einer Nachricht abgebrochen. Wird die Ressource jedoch freigegeben, kann die Aufgabe ausgeführt werden. Das Balking Pattern wird hier verwendet, um zu verhindern, dass die Aufgabe in einem ungünstigen Zustand ausgeführt wird.
Vorteile des Balking Patterns
- Vermeidung unnötiger Berechnungen: Das Balking Pattern stellt sicher, dass eine Aufgabe nur dann ausgeführt wird, wenn die Bedingungen erfüllt sind. Das vermeidet unnötige Berechnungen und spart Ressourcen.
- Verbesserte Performance: Indem ungültige Zustände frühzeitig erkannt und blockiert werden, wird die Performance des Systems gesteigert. Es wird verhindert, dass Operationen in einem ungünstigen Zustand gestartet werden.
- Einfache Implementierung: Das Balking Pattern kann relativ einfach implementiert werden, da es nur eine Prüfung des Zustands vor der Ausführung einer Operation erfordert.
- Erhöhung der Robustheit: Das Verhindern von Operationen in ungünstigen Zuständen schützt das System vor Fehlern, die aus falschen Annahmen oder unvorhergesehenen Situationen resultieren könnten.
Nachteile des Balking Patterns
- Verpasste Chancen: Wenn der Zustand nie zu dem gewünschten Wert wechselt, wird die Operation niemals ausgeführt. Das kann in einigen Szenarien problematisch sein, wenn keine Möglichkeit besteht, den Zustand anzupassen.
- Erhöhte Komplexität der Zustandsprüfung: In komplexeren Szenarien kann die Zustandsprüfung zusätzliche Komplexität und zusätzliche Logik erfordern, was den Code schwieriger zu warten macht.
- Gefahr der Fehlinterpretation: Entwickler, die mit dem Balking Pattern nicht vertraut sind, könnten die „abgebrochene“ Operation als Fehler interpretieren, obwohl sie absichtlich übersprungen wurde.
- Keine Wiederholung der Operation: Das Balking Pattern führt die Operation nur einmal aus. Wenn der Zustand nicht erfüllt ist, bleibt die Operation unvollständig. Dies kann zu Problemen führen, wenn wiederholte Versuche erforderlich wären.
Fazit
Das Balking Pattern ist ein praktisches Entwurfsmuster, das dabei hilft, Operationen nur dann auszuführen, wenn die Bedingungen erfüllt sind. Besonders in multithreaded Umgebungen, in denen mehrere Threads auf die gleichen Ressourcen zugreifen, bietet es eine einfache Möglichkeit, unerwünschte oder fehlerhafte Operationen zu verhindern.
Das Pattern ist einfach zu implementieren und bietet Vorteile in Bezug auf Leistung und Robustheit. Allerdings hat es auch Nachteile, wie die potenzielle Verhinderung notwendiger Operationen und die erhöhte Komplexität bei der Zustandsprüfung. Dennoch ist es eine nützliche Technik, um die Kontrolle über die Bedingungen zu behalten, unter denen Operationen ausgeführt werden. Es ist jedoch wichtig, das Balking Pattern mit Bedacht einzusetzen, insbesondere in Systemen, die auf wiederholte Versuche oder kontinuierliche Verfügbarkeit angewiesen sind.
Zu der Liste der Pattern: Liste der Design-Pattern