URL des Proejktes: https://github.com/scimbe/VS_Pattern_By_KI
Dieses Repository enthält Beispielimplementierungen verschiedener Entwurfsmuster (Design Patterns), die in der Vorlesung Verteilte Systeme (VS) von Prof. Dr. Martin Becke verwendet werden. Jedes Pattern wurde als eigenständiges Maven-Projekt implementiert, um die praktische Anwendung in verteilten Systemen zu demonstrieren.
Zum Test der Integrationsmöglichkeiten von Claude in die Lehre wurde das SE durch Claude begleitet. http://claude.ai.
Das Repository ist wie folgt strukturiert:
- Jeder Ordner repräsentiert ein spezifisches Entwurfsmuster
- Innerhalb jedes Ordners finden Sie:
- Eine README.md mit einer detaillierten Erklärung des Patterns
- Ein vollständiges Maven-Projekt mit Quellcode
- Beispiele für die Anwendung des Patterns in verteilten Systemen
- Unit-Tests zur Demonstration der Funktionalität
- Dokumentation im
docs-Verzeichnis mit ergänzenden Materialien
Die folgenden Entwurfsmuster sind in diesem Repository implementiert:
- Singleton Pattern - Stellt sicher, dass eine Klasse nur eine Instanz besitzt
- Thread-sichere Implementierungsvarianten
- Lazy Loading und Early Initialization
- Anwendungen in verteilten Systemen (Konfigurationsmanagement, Verbindungspools)
- Grenzen des Patterns in verteilten Umgebungen
- Observer Pattern - Implementiert einen Subscription-Mechanismus für Ereignisbenachrichtigungen
- Grundlegende und erweiterte Implementierungen
- Verteilte Varianten mit Message Brokern
- Anwendung in Event-Driven Architectures und Publish-Subscribe-Systemen
- Bewährte Praktiken für asynchrone Benachrichtigungen
- Proxy Pattern - Stellt einen Stellvertreter für ein anderes Objekt dar
- Forward-Proxy und Reverse-Proxy
- Caching-Proxy für Leistungsoptimierung
- Load-Balancing-Proxy für Lastverteilung
- Broker- und Trader-Ausprägungen
- Implementierungen für Remote-Zugriff und Service-Discovery
- Facade Pattern - Bietet eine vereinfachte Schnittstelle zu einem komplexen Subsystem
- Remote Facade für entfernte Dienste
- System-of-Systems Integration
- API-Gateway-Implementierungen
- Microservice-Aggregatoren
- Legacy-System-Adapter
- Adapter Pattern - Ermöglicht die Zusammenarbeit zwischen Klassen mit inkompatiblen Schnittstellen
- Implementierungen für Protokollanpassungen
- Legacy-System-Integration
- Schnittstellenvermittlung zwischen Microservices
- Dependency Injection - Pattern zur Entkopplung von Abhängigkeiten
- Constructor Injection
- Setter Injection
- Interface Injection
- Verwendung mit Service Locators
- Integration mit IoC-Containern
- Pipeline Pattern - Strukturiert Datenverarbeitung als Folge von Verarbeitungsschritten
- Implementierungen für Stream-Processing
- Filter-Chains für Request/Response-Verarbeitung
- Datenverarbeitungspipelines in verteilten Systemen
- Callback Pattern - Ermöglicht asynchrone Verarbeitung durch Rückruffunktionen
- Synchrone und asynchrone Implementierungen
- Event-basierte Callbacks
- Promise/Future-basierte Ansätze
- Integration mit reaktiver Programmierung
- Interceptor Pattern - Ermöglicht die Erweiterung von Systemfunktionalität durch Eingreifen in Aufrufe
- Request/Response-Interceptors
- Cross-Cutting Concerns wie Logging, Security
- Implementierungen für RPC-Frameworks
- Integration in bestehende Middleware
Das Singleton-Projekt demonstriert verschiedene Implementierungsvarianten des Singleton-Patterns und deren Anwendung in verteilten Systemen:
- Thread-sichere Implementierungen mit Double-Checked Locking
- Enum-basierte Singletons (Java-spezifisch)
- Anwendungsfälle wie Konfigurationsmanagement und Verbindungspooling
- Herausforderungen in verteilten Umgebungen mit mehreren JVMs
Die Beispiele zeigen sowohl grundlegende Implementierungen als auch fortgeschrittene Techniken zur Gewährleistung der Thread-Sicherheit und Effizienz.
Das Observer-Projekt implementiert verschiedene Varianten des Observer-Patterns zur ereignisbasierten Kommunikation:
- Klassische Implementierungen mit Subject und Observer-Schnittstellen
- Verteilte Implementierungen mit Message Brokern
- Publish-Subscribe-Mechanismen für Mikroservice-Kommunikation
- Asynchrone Benachrichtigungssysteme
- Fehlerbehandlung und Zustandssynchronisation in verteilten Umgebungen
Die Beispiele veranschaulichen, wie das Pattern in ereignisgesteuerten Architekturen, Überwachungssystemen und UI-Updates eingesetzt werden kann.
Das Proxy-Projekt umfasst verschiedene Arten von Proxy-Implementierungen, die in verteilten Systemen häufig verwendet werden:
- Forward-Proxy für Client-Zugriff auf entfernte Dienste
- Reverse-Proxy als API-Gateway für Microservices
- Caching-Proxy zur Leistungsoptimierung
- Load-Balancing-Proxy zur Lastverteilung
- Broker-Proxy zur Vermittlung zwischen Clients und Diensten
- Trader-Proxy für dynamische Service-Discovery
Die Implementierungen demonstrieren, wie Proxies zur Zugriffskontrolle, Leistungsoptimierung, Lastverteilung und Dienstvermittlung in verteilten Systemen eingesetzt werden können.
Das Facade-Projekt zeigt, wie komplexe Subsysteme hinter einfachen Schnittstellen verborgen werden können:
- Remote Facade für entfernte Dienste
- System-Integration Facade für Enterprise-Anwendungen
- API-Gateway als Facade für Microservice-Architekturen
- Service-Aggregator zur Kombination mehrerer Microservices
- Legacy-System-Adapter für die Integration von Altsystemen
Die Beispiele veranschaulichen, wie das Facade-Pattern zur Vereinfachung der Systemintegration, API-Gestaltung und Legacy-System-Modernisierung beiträgt.
Das Adapter-Projekt demonstriert, wie inkompatible Schnittstellen zusammenarbeiten können:
- Klassische Adapter für unterschiedliche Datenformate
- Protokolladapter für verschiedene Kommunikationsprotokolle
- Serviceadapter für die Integration von Drittanbieterdiensten
- Legacy-System-Adapter für die Modernisierung von Altsystemen
Die Implementierungen zeigen, wie das Adapter-Pattern zur nahtlosen Integration heterogener Komponenten in verteilten Systemen beiträgt.
Das Dependency-Injection-Projekt zeigt Techniken zur Entkopplung von Abhängigkeiten:
- Constructor Injection für unveränderliche Abhängigkeiten
- Setter Injection für optionale Abhängigkeiten
- Interface Injection für flexible Konfiguration
- Service Locator als Alternative zu DI
- Integration mit IoC-Containern
Die Beispiele veranschaulichen, wie Dependency Injection die Testbarkeit, Modularität und Flexibilität in verteilten Anwendungen verbessert.
Das Pipeline-Projekt implementiert Verarbeitungsabläufe als Folge von Schritten:
- Stream-Processing-Pipelines für Datenverarbeitung
- Request/Response-Filter-Chains
- Pipeline-Komponenten für Transformation, Validierung und Anreicherung
- Fehlerbehandlung in Pipeline-Architekturen
Die Implementierungen demonstrieren, wie das Pipeline-Pattern zur strukturierten Datenverarbeitung in verteilten Systemen beiträgt.
Das Callback-Projekt zeigt verschiedene Techniken für asynchrone Verarbeitung:
- Synchrone und asynchrone Callback-Implementierungen
- Event-basierte Callbacks für UI-Interaktionen
- Promise/Future-basierte Ansätze für komplexe Operationen
- Integration mit reaktiver Programmierung und Event-Loops
Die Beispiele veranschaulichen, wie Callbacks zur Implementierung nicht-blockierender Operationen in verteilten Systemen beitragen.
Das Interceptor-Projekt demonstriert Techniken zur Erweiterung von Systemfunktionalität:
- Request/Response-Interceptors für HTTP-Kommunikation
- Interceptor-Chains für Cross-Cutting Concerns
- Dynamische Proxy-basierte Interceptoren
- AOP-ähnliche Implementierungen
Die Implementierungen zeigen, wie das Interceptor-Pattern zur Modularisierung von Querschnittsbelangen wie Protokollierung, Sicherheit und Überwachung in verteilten Systemen beiträgt.
Jedes Pattern-Projekt kann unabhängig kompiliert und ausgeführt werden:
cd [Pattern-Ordner]
mvn clean install
mvn exec:java -Dexec.mainClass="de.becke.vs.pattern.Main"Spezifische Ausführungsanweisungen und Beispiele finden Sie in der README.md jedes Pattern-Ordners.
Diese Beispiele sollen:
- Das Verständnis grundlegender Entwurfsmuster fördern
- Die Anwendung von Patterns in verteilten Systemen veranschaulichen
- Als Referenz für Studenten der VS-Vorlesung dienen
- Praktische Implementierungsbeispiele mit Best Practices bieten
- Die Herausforderungen und Lösungsansätze in verteilten Umgebungen demonstrieren
- Die Grenzen und Kompromisse verschiedener Pattern-Implementierungen aufzeigen
Beiträge zu diesem Repository sind willkommen. Wenn Sie ein neues Pattern hinzufügen oder ein bestehendes verbessern möchten, erstellen Sie bitte einen Pull Request. Bitte stellen Sie sicher, dass Ihre Beiträge:
- Eine ausführliche README.md mit Erklärungen enthalten
- Vollständige Maven-Projektstrukturen verwenden
- Angemessene Unit-Tests enthalten
- Den Coding-Standards des Repositories entsprechen
- Die Anwendung in verteilten Systemen demonstrieren
Dieses Projekt ist unter der MIT-Lizenz lizenziert - siehe die LICENSE-Datei für Details.