Sonntag, 10. Juni 2012

MVVM - Dynamic ViewModel

Wer Desktop-Applikationen für Windows programmiert wird sich bestimmt mit dem inzwischen auch nicht mehr neustem Framework WPF auseinandergesetzt haben. Dieses Framework bietet einen eleganten Weg die Backend-Funktionalität sauber von der graphischen Oberfläche abzukoppeln. Wie genau das geschieht ist im MVVM-Entwurfsmuster spezifiziert. So besteht das Programm im Groben aus 3 Teilen:
  1. Model (zB. Database-Objects)
  2. ViewModel
  3. View
Die Kommunikation zwischen ViewModel und Model findet über sogennante Bindings statt. Damit das aber auch reibungslos funktioniert, sind einige Mechanismen nötig, welche das ViewModel zu implementieren hat. In der Regel sind das das INotifyPropertyChanged-Interface und die Commands.
Jedoch erschwert die Implementierung oft die Arbeit und können auch den Code unleserlich machen. Das kann dann soweit führen, dass man für jedes Model eine Wrapper-Klasse erstellt.

Eine Ausführliche Erklärung des MVVM Patterns ist in diesem sehr zu empfehlenden Artikel zu finden:
Aber das .Net 4.0-Framework schafft Abhilfe. Es ermöglicht nämlich eine dynamische Programmierung. Mit diesem Feature ist es nun möglich diese Mechanismen für die entsprechenden ViewModels automatisch zu erzeugen. Dies ist übrigens auch WPF Version 4 zu verdanken:
WPF supports data binding to objects that implement IDynamicMetaObjectProvider. For example, if you create a dynamic object that inherits from DynamicObject in code, you can use markup extension to bind to the object in XAML. For more information, see the Binding Sources Overview.
(Quelle: http://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb613588(VS.100).aspx#binding)

Damit der nachfolgende Artikel nachvollziehbar ist, solltet ihr euch auch einen Artikel über die DLR ansehen:
Wie in den Artikeln zu lesen, können Klassen geschaffen werden, deren Properties (sogar Methoden) dynamisch erstellt werden. Das machen wir uns zu nutze um das INotifyPropertyChange-Interface dynamisch zu  wrappen. Außerdem wäre es nicht schlecht, wenn man im ViewModel die Commands bequem über Attributes definieren könnte und sich somit die Initialisierung der ICommand-Properties spart. Ich habe mir das ungefähr so vorgestellt:
public class MainViewModel
{
 public MainViewModel() { }
 
 public IList<User> UserCollection { get; set; }
 public IList<Article> ArticleCollection { get; set; }
 
 public string Title { get; set; }
 
 [Command("AddArticleCommand", "CanAddArticle", 
         typeof(MainViewModel), new String[] {"Title"})]
 public void AddArticleCommandExecute(object objArticle)
 {
  Article article = objArticle as Article;
  Console.WriteLine("Add article " + article.Name);
  Title = article.Name;
 }
 
 public bool CanAddArticle(object objArticle) 
 {
  return objArticle != null;
 }
 
 [Command]
 public void HelpCommandExecute(object obj)
 {
  Console.WriteLine("Here you get some help.");
 }
}
Zu sehen ist die Klasse MainViewModel mit 3 Properties und 3 Methoden. Der Wrapper soll nun dafür sorgen, dass beim setzen eines Properties das PropertyChangedEvent ausgelöst wird. Außerdem sollen ICommand-Properties für jede Methode, die mit einem Command-Attribut versehen ist dynamisch erzeugt werden.

Schritt 1: INotifyPropertyChanged

Beginnen wir also mit der Implementierung der Wrapper-Klasse. Ich habe hier eine generische Klasse genommen. Das hat den Vorteil, dass man aufwendigen Reflection-Operationen für einen Typen nur einmal aufwenden muss. Diesen Teil der Arbeit habe ich nämlich in einen Static-Konstruktor gepackt:
public sealed class DynamicViewModel<T> : DynamicObject, INotifyPropertyChanged
{
 private static readonly SortedDictionary<string, PropertyInfo> properties = new ...;
 
 static DynamicViewModel()
 {
  // init all properties
  var props = typeof(T)
   .GetProperties()
   .Where(p => p.CanRead);
  
  foreach (var p in props)
   properties.Add(p.Name, p);
 }
        ...
}

Wie im Code zu sehen, werden alle Readable Properties des Types T abgefragt und in eine Map gespeichert. Diese Map benöigen wir jetzt für das Setzen und Zurückgeben der veimeindlichen Properties. Hierfür überschreiben wir die zwei Methoden der Klasse DynamicObject: TryGetMember, TrySetMember:
public override bool TryGetMember(GetMemberBinder binder, out object result)
{
 PropertyInfo propInf = null;
 
 if (properties.TryGetValue(binder.Name, out propInf))
 {
  result = propInf.GetValue(instance, null);
 }
 else
 {
  // if debug mode do some extra stuff.
  result = null;
  return false;
 }
 
 return true;
}

public override bool TrySetMember(SetMemberBinder binder, object value)
{
 PropertyInfo propInf = null;
 
 if (properties.TryGetValue(binder.Name, out propInf) && propInf.CanWrite)
 {
  propInf.SetValue(instance, value, null);
  OnPropertyChanged(propInf.Name); /* Hier wird das PropertyChangedEvent ausgelöst */
  
  return true;
 }
 else
 { 
  // if debug mode do some extra stuff. 
  return false;
 }
}
Und siehe da, jetzt wird beim setzen der Properties automatisch das PropertyChangedEvent ausgelöst (Zeile 26):
dynamic viewModel = new DynamicViewModel<MainViewModel>(new MainViewModel(), true);

PropertyChangedEventHandler handler = (s, e) => 
   Console.WriteLine("Property Changed: " + e.PropertyName);
viewModel.PropertyChanged += handler;

viewModel.Title = "Neuer Titel!";

// Ausgabe: Property Changed: Title

Das ist schonmal nicht schlecht. Aber jetzt kommen wir zum etwas komplizierteren Teil: Die dynamische Erstellung der Commands.

Dienstag, 12. Juli 2011

Präsentation: GKasse v.0.5.9

Heute ist es soweit, meine ersten Ergebnisse des Projektes GKasse zu präsentieren. Das Program gliedert sich in zwei Teile. Zunächst wenden wir uns dem ersten Teil, dem FrontOffice, zu, danach gehen wir dann direkt zum zweiten Teil, dem BackOffice, über.

Das FrontOffice-Modul ist, wie der Name schon verrät, für die äußeren Handlungen eines Restaurants zuständig. Dieser Teil wird auch hauptsächlich von den Kellnern, welche ihre Kunden zu bedienen und kassieren haben, bedient. Nach dem Start des Programms finden sich die Raumübersicht auf der linken Seite und die Auswahl aller anderen Räume auf der rechten Seite wieder. Wird auf ein Tisch geklickt, so öffnet sich die Kassenansicht mit der aktuellen Bestellung des Tisches. Hat ein Kellner einen Tisch geöffnet, ist er der einzige, der die Bestellung des Tisches verwalten kann. Dadurch werden mehrere Kellner, welche alle ein eigenes Konto mit eigenem Passwort haben, auf einmal unterstützt. So ist es möglich eine getrennte Kasse zu führen. Außerdem erleichtert dies erheblich die Koordination der Bedienungen, da das System jedem Kellner individuell anzeigt, ob der jeweilige Tisch von diesem Kellner oder von einem anderen Kellner bedient wird oder gar unbedient ist. Dies wird durch eine farbliche Markierung des Tisches ermöglicht.

Das FrontOffice beinhaltet natürlich noch die Kassenansicht, welche mit der Bestellungsübersicht, Schnellwahlartikel und einem Nummernblock für die Eingabe der Artikel durch Artikelnummer  bespickt ist. Weitere Merkmale dieser Kasse sind spezielle Funktionen (rechts oben auf dem rechten Bild zu erkennen), wie das Wechseln des Tisches oder die Gestaltung eines freien Preises (für eventuelle Extra-Artikel), eine Storno-Funktion, damit versehentliche Bestellungen zurückgenommen werden können und eine Beschreibung der in der Bestellübersicht ausgewählten Artikel. Für eine schnelle und einfache Bedienung werden auch Schnellwahltasten unterstützt. So ist es mit nur einem Tastendruck möglich, die aktuelle Bestellung auszudrucken und zur Raumansicht zu wechseln.

Der BackOffice-Bereich ist für den Inhaber des Restaurants bestimmt. Dort wird es dem so genannten Administrator des Programms ermöglicht das Kassensystem zu gestalten, verändern und zu verwalten. So hat er dort die Möglichkeit Warengruppen und Artikel, welche er der Kundschaft anbieten möchte, zu erstellen, verändern und zu löschen. Neben den normalen Artikeln wird auch die Möglichkeit geboten, so genannte Schnellwahlartikel zu erstellen. Diese sind für eine saubere und schnelle Bedienung im FrontOffice-Bereich von Nöten. Hier kann der Administrator nämlich für eine ordentliche Strukturierung sorgen.
Eine Verwaltung für alle Mitarbeiter des Restaurantes ist auch enthalten. Hier können die Passwörter der Kellner gesetzt werden. Außerdem wird hier auch die Einstellungen des Administrators festgesetzt.

Ein weiterer wichtiger Bestandteil des BackOffices ist die Finanzanalyse. Mittels ihr können alle Geschäftsprozesse im Restaurant analysiert und ausgewertet werden. Dafür stehen verschiedene Kategorien, wie die Tagesübersicht, Warenverkäufe und Kellnerübersicht zur Verfügung. Natürlich können alle Übersichten ausgedruckt werden. Um das Maß an Flexibilität zu steigern, wird eine Exportfunktion unterstützt, mit der alle Statistiken auch in anderen Programmen wie Excel ausgewertet werden können.

Das Programm wird derzeit noch von verschiedenen Restaurants geprüft, so dass eine vorzeitige Veröffentlichung der Software nicht möglich ist. Ich hoffe jedoch trotzdem, dass ich euch einen kleinen Einblick in das Projekt GKasse verschaffen konnte.
Falls noch Fragen bestehen, so bitte ich euch einen Kommentar zu schreiben.

Sonntag, 26. Juni 2011

Einen Taschenrechner in D programmieren

In diesem Tutorial möchte ich euch zeigen, wie man einen Taschenrechner in der Sprache D erstellt. Das soll kein einfacher Taschenrechner werden, der über irgendwelchen switch-Statements überprüft, welcher mathematischer Operator ausgewählt werden soll und dann die entsprechenden Parameter einliest, nein er soll komplexere Terme wie "max(sin(43),cos(31))*4^2" ausrechnen können.

Als ersten Schritt möchte ich mit der Frage beginnen, wie man überhaupt so einen Term auflöst. Sicher ist es ratsam zuerst den Term zu lexen, d.h in in seine Einzelteile zu zerlegen. Ein weiterer wichtiger Schritt ist die richtige Anordnung des Terms (hier kommt der Shunting-Yard-Algorithmus zum Einsatz), da es sonst sehr schwer wird, diesen abzuarbeiten.

Beginnen wir also mit der Planung des Programms:
  • Es soll eine Hauptfunktion namens 'calculate' geben, welche alle Arbeitsschritte des Moduls zusammenfasst
  • Funktion für die korrekte Trennung der Rechentypen (Zahl, Operator und Funktion)
  • Funkion für die richtige Anordnung für die spätere Umwandlung in ein Double-Wert (Der Shunting-Yard-Algorithmus, welcher den String in Reversed Polnish Notation umwandelt)
  • Funktion für die Abarbeitung und des Strings (Hier wird gerechnet)
  • kleinere Helfer-Methoden, die gut zu gebrauchen sind
  • Datentypen, die die Operatoren und Funktionen beschreiben. Diese werden später benötigt, da sie in einem Stack abgelegt werden und dort entsprechend abgearbeitet werden (zB. für die Änderung der Anordnung der Operatoren/Funktionen)
Des weiteren beinhaltet dieses Modul Funktionen, die nicht in der Standard-Lib vorhanden sind (die habe ich geschrieben), aber einer genaueren Erläuterung nicht Wert sind. Achtung: D bietet die Möglichkeit an, diese Methoden als Extension zu verwenden, weshalb man glauben könnte, dass es sich bei dem betreffenden Datentyp um ein Objekt handelt, was aber nicht der Fall ist. Ein Beispiel:


1
2
3
4
...
char[] hallo = "Hallo Welt";
int i = hallo.findFirst('l');
...
Diese Methoden sind im Anhang (dort ist auch ein Beispielprogramm des Moduls untergebracht) unter extd/array.d zu finden (Nachdem ihr die Datei entpackt habt). Hier die Liste der hier nicht aufgeführten Methoden:
  • int findFirst(T)(T[] array, T item);
  • int findFirst(T)(T[] array, T[] item);
  • bool contains(T)(T[] array, T item);
  • bool contains(T)(T[] array, T[] item);
  • T[] reverse(T)(T[] array);
  • T pushLast(T[] array);


Jetzt kommen wir zur Implementierung. Ich möchte hier mit der Hauptfunktion beginnen, damit ihr eine Übersicht habt, welche Funktionen wie heißen, und wie sie mit dem gesamten Modul in Verbindung stehen:

(Wenn ihr das selber macht, solltet ihr das natürlich anders angehen (Im Kopf und(oder auf einem Blatt Papier... ;-) )

Als nächstes machen wir mit den Operatoren und Funktionen weiter. Diese müssen folgende Kriterien erfüllen:
  • Bekannte Parameterzahl (Damit später bekannt ist, wie viele Werte vom Stack, in dem die Ergebnisse temporär gespeichert werden, zu holen sind)
  • Bekannte Assoziation (Links oder rechts)
  • Bekannte Priorität (Wichtig für die "Punkt vor Strich-Regel")
  • Zeiger auf Funktion (für die Rechnung)
Nichts liegt näher, als diese ein einem Typ (in diesem Fall eine Struktur) zusammenzufassen:

Damit man diese Operatoren und Funktionen auch leichter ansprechen kann, habe ich jeweils ein assoziatives Array (Das Array der Operatoren ist selbstverständlich konstant) erstellt, was die Operatoren und Funktionen mit dem Passenden Schlüssel speichert. Die Initialisierung findet im Konstruktor des Moduls statt:

Hier sind die kleinen Helfer-Methoden, welche für die Identifizierung der Teil-Terme zuständig sind:



Das wäre geschafft. Jetzt können wir mit der ersten eigentlichen Funktion "lexString" beginnen. Diese Funktion dient dazu, den String in seine Einzel-Teile zu zerlegen. Das sollte auch kein sonderlich großes Problem sein:

So jetzt haben wir einen funktionstüchtigen Lexer, der uns alle verschiedene Typen in ein extra Array speichert ( '(' und ')' sind auch Operatoren).

Samstag, 25. Juni 2011

GKasse - eine Gastrokasse

GKasse ist ein Projekt - realisiert mit C# und der WPF-Technologie, welches Aufgaben in Restaurants deutlich vereinfachen soll. Dieses Vorhaben wird durch verschiedene Module des Programms gelöst, wobei die Kasse sicherlich das wichtigste Modul ist. Bei dem Desing wurde auf größtmögliche Benutzerfreundlichkeit geachtet, was unter anderem durch eine moderne Umgebung ermöglicht wurde. Außerdem wird auf die Flexibilität des Programms ein großer Wert gelegt, damit es für alle denkbaren Szenarien in der Gastronomie gewappnet ist. Weitere Aufgaben der GKasse sind im FrontOffice-Bereich die Unterstützung mehrerer Bedienungen, damit eine getrennte Kasse ermöglicht wird, und ein Reservierungsplaner. Der BackOffice-Bereich ist für die Verwaltung aller Räume, Tische, Mitarbeiter und deren Rechte, Waren und Schnellwahltasten zuständig. Außerdem sorgt eine umfassende Finanzübersicht für umfassenden Überblick. Nach der Fertigstellung des Programms wird es zum Verkauf angeboten. Das Projekt soll über mehrere Jahre gepflegt werden.
Hier gelangt ihr zu den Homepages:
Ich werde regelmäßig über Änderungen und Fortschritte dieses Projektes bloggen.