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Dpto. Electrónica, Automática e Informática Industrial 143

6 Diseño orientado a objetos

En las etapas de captura de los requisitos y del análisis orientado a objetos se han centrado en aprender a realizar la definición del proyecto sin decir cómo. En esta otra etapa se pondrá el énfasis en implantar las especificaciones con eficiencia y fiabilidad.

En el Proceso Unificado, UP, por cada iteración, tendrá lugar una transacción desde un enfoque centrado en los requisitos, a un enfoque centrado en el diseño y en la implementación.

Requisitos

Diseño

ImplementaciónPrueba

IntegraciónPruebas de sistema

Iteración i

Requisitos

Diseño



Iteración i+1

4 semana (por ejemplo) El sistema crece encada iteración

tiempo

Requisitos

Diseño



Requisitos

Diseño



Iteración i

Requisitos

Diseño



Iteración i+1

4 semana (por ejemplo) El sistema crece encada iteración

tiempo

Figura 6. 1 evolución del proyecto por iteraciones

Capítulo 6: Diseño orientado a objetos Apuntes de Informática Industrial

144 Dpto. Electrónica, Automática e Informática Industrial

El diseño orientado a objetos requiere tener conocimientos en:

� Los principios de asignación de responsabilidades.

� Y en los patrones de diseño.

Para el desarrollo de las técnicas de diseño se emplearán los diagramas de interacción y los diagramas de clase de diseño, DCD. Ambos artefactos pertenecen a la disciplina UP de Modelado del Diseño.

Este capítulo se organiza en tres apartados. El primero tratará sobre las bases del diseño y de la implementación, para luego pasar a entrar de lleno en el diseño con patrones. Los apartados segundo y tercero se estudiarán los patrones GRASP y GoF respectivamente.

6.1 De los diagramas de clase de diseño a la implementación

Los diagramas de clase de diseño, DCD, se crean en paralelo con los diagramas de interacción. En los DCD se encuentran reflejados:

� Las clases, asociaciones y atributos.

� Los patrones.

� Los interfaces, con sus operaciones y constantes.

� Los métodos o servicios.

� La información acerca del tipo de atributos.

� La navegabilidad.

� Las dependencias.

A diferencia de las clases conceptuales1 del AOO, las clases de diseño de los DCD muestran las esencias de las futuras clases implementadas o de software.

El primer paso para crear DCD es identificar aquellas clases que participan en la solución del paquete a diseñar. Se pueden encontrarlas examinando el modelo del dominio, donde algunas clases conceptuales pueden ser coactadas a clases de diseño. También pueden ser localizadas en los diagramas de interacción y listando las clases que se mencionan.

1 Clases Conceptuales ≡ abstracciones de conceptos del mundo real

Apuntes de Informática Industrial Carlos Platero


El siguiente paso es dibujar un diagrama de clases e incluir los atributos que se identificaron previamente en el modelo del dominio que también se utilizan en el diseño.

En cuanto a los servicios, éstos se pueden identificar analizando los diagramas de interacción y observando los nombres de los mensajes mandados entre los objetos.

El mensaje “create()” es una forma de independizar UML de los lenguajes de programación. En C++, implica la asignación dinámica con el operador new, seguido de una llamada al constructor.

Los métodos de acceso a la información capaces de recuperar (getX()) o de establecer (setX()) los valores de atributo, son definidos automáticamente o manualmente. En algunos lenguajes, como Java, es un estilo común tener un get() y un set() por cada atributo y declarar todos los atributos privados.

Un mensaje a un multiobjeto se interpreta como un mensaje al propio objeto contenedor/colección. Normalmente, estas interfaces o clases de contenedores/colecciones son elementos de las librerías predefinidas y no es útil mostrar explícitamente estas clases en el DCD.

Los tipos de los atributos, argumentos de los servicios y los valores de retorno se podrían mostrar. La cuestión sobre si se muestra o no esta información se debe considerar en el siguiente contexto:

“Si se emplea alguna herramienta CASE con generación automática del código,

son necesarios todos los detalles. Si se hace para que lo lean los

desarrolladores, los detalles podrían influir negativamente por el ruido visual

que produce tanta información en los DCD.”

En el Modelo del Dominio sólo se expresaba relaciones semánticas entre las clases conceptuales, intentando definir un diccionario visual del problema. Por el contrario, en DCD se eligen las asociaciones de acuerdo al criterio de necesito conocer. Es en el DCD donde tiene sentido emplear toda la rica notación de UML sobre relaciones entre clases de diseño.

La visibilidad y las asociaciones entre clases de diseño se dan a conocer en el DCD. Para su determinación se ayudara con los diagramas de interacción.

Ejemplo 6.1

Determinar el DCD del paquete del dominio de RespuestaFrecuencia considerando el modelo del dominio y los diagramas de interacción, obtenidos de anteriores ejercicios.



Polinomio

coeficientes : std::vector<double>

RespuestaFrecuencia

modulos : std::vector<double>argumentos : std::vector<double>frInicio : floatfrFinal : floatfrIntervalo : float

FDT

grado : int

2

1

2

1esta formado por

FiltroLineal

tipoFiltro : int

necesita conocer

esta definido por

: Ingeniero electrónico

Vista : CoordinadorRespFr

: FiltroLineal

: RespuestaFrecuencia

: FDT

ponerCircuito()

Patrón creador

ponerParamResFr()

getModuloRespFr()

visualizarBode()

introducirCircuito()

introducirParametrosRespFr()

create()

create()

Patrón Fachada

create()

getModuloRespFr( )

Del diagrama de interacciones se observa que el coordinador del paquete del dominio recibe dos mensajes (ponerCircuito() y ponerParamResFr()). Del primero se observa que se creará el objeto filtro con sus características que según el modelo del dominio será la FDT de un sistema tipo SISO, constituyéndolo con dos polinomios. Por tanto, son asociaciones de necesito conocer y relaciones del todo con las partes. Se les pondrá flechas de navegación y de tipo de agregación y composición. No se ha elegido, para este caso, relaciones de generalización, por que es más robusto la composición que la herencia. Nótese que en las clases conceptuales no se ha colocado ninguna relación jerárquica.

Cuando se recibe la información sobre los parámetros de respuesta en frecuencia, el coordinador se lo pasará a RespuestaFrecuencia y éste deberá de calcular el Bode. La conexión entre RespuestaFrecuencia y FiltroLineal, necesaria en el cálculo



de Bode, se realizará por argumento en este servicio, generando una relación de dependencia.

Polinomio

coeficientes : vector<double>

FDT

grado : unsigned21 21FiltroLineal

tipoFiltro : int

RespuestaFrecuencia

frecuenciaInicio : floatfrecuenciaFin : floatintervaloFrec : floatmodulo : vector<double>argumento : vector<double>

getModuloRespFr()

CoordinadorRespFr

ponerCircuito()ponerParamResFr()getModuloRespFr()

Patrón Experto (GRASP)

6.1.1 Determinación de la visibilidad

La visibilidad es la capacidad de un objeto de tener una referencia a otro objeto. Para que un objeto emisor envíe un mensaje a un objeto receptor2, el receptor debe ser visible al emisor. Hay cuatro formas comunes de alcanzar la visibilidad:

1. Visibilidad de atributo: El emisor tiene entre sus atributos al receptor. Es una visibilidad permanente porque persiste mientras existan el emisor y el receptor. Ésta es una visibilidad muy común en AOO/D. Se usa el estereotipo <<association>> para definir esta visibilidad en UML.

2. Visibilidad de argumento: El objeto-atributo es pasado como argumento en un servicio solicitado a otro objeto. La visibilidad de parámetro desde el emisor al receptor existe cuando el emisor pasa como un parámetro el atributo al receptor. Es una visibilidad relativamente temporal. Es la segunda forma más común en AOO/D. Es habitual transformar la visibilidad de argumento en visibilidad local. El estereotipo UML para su identificación es <<parameter>>.

3. Visibilidad local: El receptor es declarado dentro de algún servicio del emisor. La visibilidad local, desde el emisor al receptor, existe cuando el receptor se declara como un objeto local en un método del emisor. Es una visibilidad relativamente temporal. Es la tercera forma de visibilidad más común en POO. Se declara con el estereotipo <<local>>.

4. Visibilidad global: Cuando el receptor es un objeto global y puede ser manejado por cualquier objeto de la aplicación. Es una visibilidad permanente en el tiempo y es la forma menos común de visibilidad. El

2 Recuerde que el objeto receptor es el que realiza la operación.



método para conseguir visibilidad global es utilizar el patrón Singleton [GoF]. Se declara con el estereotipo <<global>>.

La navegabilidad implica visibilidad, normalmente, visibilidad del atributo. Las asociaciones en DCD deberían adornarse con las flechas de navegación necesarias. Es aquí donde tiene más sentido destacar las distintas relaciones que se establecen en UML. Así, por ejemplo, en los diagramas de clase de diseño, la relación de dependencia es útil para describir la visibilidad entre clases que no son de atributos, esto es, para declarar una visibilidad de parámetro, local o global.

6.1.2 Modelo de implementación

Una vez finalizado los DCD se dispone de los suficientes detalles para generar el código de la capa del dominio de los objetos.

Los artefactos UP creados durante el trabajo de diseño -diagramas de interacción y los DCDs- se utilizarán como entradas en el proceso de generación de código.

En UP se define el Modelo de Implementación. Éste contiene los artefactos de implementación como el código fuente, las definiciones de bases de datos, las páginas XML/HTML, etc.

Una ventaja del AOO/D y la POO, cuando se utiliza UP, es que proporciona una guía de principio a fin, esto es, se presenta un conjunto de artefactos, procedimientos y técnicas que van desde los requisitos hasta la generación del código.

Durante el trabajo de diseño se tomaron algunas decisiones. Ahora, en la fase de implementación, no es una etapa de generación de código trivial, más bien lo contrario. En realidad, los resultados generados durante el diseño son un primer paso incompleto. Durante la fase de producción del código aparecerán nuevas cuestiones que habrán de resolverse in situ. Es una tarea que costará mucho tiempo, pero mucho menos que si no se hubiera puesto esfuerzo en la captura de los requisitos, en el análisis y en el diseño. Producir código sin realizar estos estudios es algo que es improductivo, tedioso y extremadamente peligroso.

Después de haber acabado una iteración de UP, es deseable, para la siguiente vuelta del ciclo, que los diagramas generados se actualicen de manera semiautomática con el trabajo surgido de la implementación. Éste es un aspecto de la ingeniería inversa (ver ejemplo 6.2). El código producido hará actualizar el modelo definido en el Proceso Unificado.

6.1.3 Transformación del diseño al código

La transformación en un lenguaje OO requiere la escritura del código fuente para:

� La definición de las clases e interfaces. � Las definiciones de los métodos o servicios.



Para la creación de las definiciones de las clases se emplearán básicamente los DCD. Las definiciones de los métodos y de los atributos simples son inmediatas de obtener a partir de los DCD y de los diagramas de interacción. Sin embargo, para los atributos complejos se emplearán atributos de referencia. Los atributos de referencia se deducen de las asociaciones y de la navegabilidad de los diagramas de clases. Los atributos de referencia de una clase a menudo están implícitos, en lugar de explícitos. Cuando el atributo es simple, por ejemplo, un carácter, éste está de forma explícita en la definición de la clase; pero cuando es complejo, como por ejemplo una frase, se utiliza una referencia a una instancia de ese atributo complejo.

En este curso se ha ignorado el manejo de las excepciones en el desarrollo de la solución. De hecho no se plantea la inserción de código para el control de excepciones. Sin embargo, habrá que contemplarlas en la producción de código industrial.

El método para traducir los diagramas de clases de diseño y los diagramas interacción a código se basará en el procedimiento “eXtreme Programming”, XP. Se basa en escribir el código de pruebas antes que el código de producción. La secuencia es escribir un poco de código de prueba, luego escribir un poco de código de producción, hacer las pruebas y cuando éste se hayan superado, entonces se escribirá más código de prueba y más de producción y así sucesivamente. Se empezará por implementar desde las clases menos acopladas a las más acopladas.

Ejemplo 6.2

Implementar la aplicación Respuesta en Frecuencia v0.0.0

Primero se realizará el código de prueba, utilizando el diagrama de secuencia del sistema (DSS), los contratos de operación y los diagramas de interacción empleados anteriormente. Por tanto, se implementará la función main() y la clase Vista:

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // (R) 2004 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #include <iostream> using namespace std; #include "../Dominio/CoordinadorFrecELAI.h" class VistaFrecuenciaELAI { tipoFiltro elTipo; float resistencia; float condensador; float frecInicial, frecFinal, frecIntervalo; CoordinadorFrecELAI elCoordinador; public: void introducirCircuito(void); void introducirParametrosRespFr(void); }; /*VistaFrecuencia.h*/



El siguiente paso será escribir el código de las clases menos acopladas a las que más lo están. Se implementarán por el siguiente orden: Polinomio, FDT, FiltroLTI, RespuestaFrecuencia y Coordinador:

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../include/Vista/VistaFrecuenciaELAI.h" void VistaFrecuenciaELAI::introducirCircuito(void) {

cout << "Elegir entre:\n1.Filtro paso bajo primer orden.\n2.Filtro paso alto"; int eleccion; cin >> eleccion; elTipo = eleccion == 1 ? LF_1 : HF_1; cout << "\nValor de la resistencia: "; cin >> resistencia; cout << "\nValor del condensador: "; cin >> condensador; elCoordinador.ponerCircuito(elTipo,resistencia,condensador); } void VistaFrecuenciaELAI::introducirParametrosRespFr(void) { cout << "\nCual es la frecuencia inicial [Hz]: "; cin >> frecInicial; cout << "\nCual es la frecuencia final [Hz]: "; cin >> frecFinal; cout << "\nCual es el intervalo empleado para el cálculo [Hz]: "; cin >> frecIntervalo;

elCoordinador.ponerParamResFr(frecInicial,frecFinal,frecIntervalo); //Visualizar los resultados std::vector<double> elVectorModulo; std::vector<double>::iterator iteradorModulo; elCoordinador.getModuloRespFr(elVectorModulo); iteradorModulo = elVectorModulo.begin(); for (unsigned i =0; i<elVectorModulo.size(); i++) std::cout<<*(iteradorModulo+i)<<std::endl; cout << "Pulsar cualquier tecla para finalizar";

} void main(void) { VistaFrecuenciaELAI laVista; laVista.introducirCircuito(); laVista.introducirParametrosRespFr(); }

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _POLINOMIO_INC_ #define _POLINOMIO_INC_ #include <vector> class Polinomio { std::vector<double> coeficientes; public: Polinomio(){} Polinomio(unsigned grado, double *pCoef) { for (unsigned i=0;

i<=grado;coeficientes.push_back(*(pCoef+i)),i++); } double getCoeficiente(unsigned n) {return( coeficientes[n]));} };

#endif /*Polinomio.h*/



// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _FDT_INC_ #define _FDT_INC_ #include "Polinomio.h" class FDT { unsigned grado; Polinomio numerador; Polinomio denominador; public: FDT(unsigned n, double *pNum, double *pDen): grado(n),numerador(n,pNum),denominador(n,pDen){}

unsigned getGrado(void){return grado;} double getCoefNum(unsigned n) {return n<=grado ? numerador.getCoeficiente(n) : 0;} double getCoefDen(unsigned n) {return n<=grado ? denominador.getCoeficiente(n) : 0;} };

#endif /*FDT.h*/

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _FILTRO_LINEAL_INC_ #define _FILTRO_LINEAL_INC_ #include "FDT.h" typedef enum{LF_1,HF_1} tipoFiltro; class FiltroLineal { tipoFiltro elTipo; FDT *pFDT; public: FiltroLineal(tipoFiltro, float, float); unsigned getGradoFiltro(void){return pFDT->getGrado();} double getCoefNum(unsigned n) {return pFDT != NULL ? pFDT->getCoefNum(n) : 0;} double getCoefDen(unsigned n) {return pFDT != NULL ? pFDT->getCoefDen(n) : 0;} ~FiltroLineal(){if(pFDT) delete pFDT;} };

#endif /*FiltroLineal.h*/

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _RESPFREC_INC_ #define _RESPFREC_INC_ #include <vector> #include "FiltroLineal.h" class RespuestaFrecuencia { float freInicio, freFinal, freIntervalo; std::vector<double> modulo; std::vector<double> argumento; double calcularModulo(float,FiltroLineal *); double calcularArgumento(float,FiltroLineal *); public: RespuestaFrecuencia(float,float,float,FiltroLineal *); float getFrInicio(void){return freInicio;} float getFrFinal(void){return freFinal;} float getFrIntervalo(void){return freIntervalo;} void getModuloRespFr(std::vector<double> &elVectorModulo) {elVectorModulo = modulo;} };

#endif /*RespuestaFrecuencia.h*/



Las algoritmias de los métodos serán implementados en los fuentes de las clases. También de la menos acopladas a la de más acoplamiento. Se usa un código de test para visualizarlo en consola.

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _COORDINFRECELAI_INC_ #define _COORDINFRECELAI_INC_ #include "FiltroLineal.h" #include "RespuestaFrecuencia.h" class CoordinadorFrecELAI { FiltroLineal *pFiltro; RespuestaFrecuencia *pRespFr; public: int ponerCircuito(tipoFiltro ,float , float ); int ponerParamResFr(float,float,float); int getModuloRespFr(std::vector<double> &); ~CoordinadorFrecELAI()

{if(pFiltro) delete pFiltro; if(pRespFr) delete pRespFr;} };

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../include/Dominio/RespuestaFrecuencia.h" #include <iostream> #include <math.h> #define PI 3.1416 #define PRUEBA_BODE #ifdef PRUEBA_BODE #include <iostream> #endif RespuestaFrecuencia::RespuestaFrecuencia(float frInicio, float frFin,float frIntervalo,FiltroLineal *pFiltro) { for (float f=frInicio; f< frFin; f+=frIntervalo) { modulo.push_back(this->calcularModulo(f,pFiltro)); //argumento.push_back(this->calcularArgumento(f,pFiltro));

//A implementar } #ifdef PRUEBA_BODE this->iteradorModulo = modulo.begin(); for (unsigned i =0; i<modulo.size(); i++) std::cout<<*(iteradorModulo+i)<<std::endl; #endif } double RespuestaFrecuencia::calcularModulo(float frecuencia,FiltroLineal *pFiltro) { //... }

// (R) 2006 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../include/Dominio/FiltroLineal.h" FiltroLineal::FiltroLineal(tipoFiltro tipo, float resistencia, float condensador) { elTipo = tipo; double numerador[2]; double denominador[2]; if (elTipo == LF_1) { numerador[0]=1; numerador[1]=0; } else{ numerador[0]=0; numerador[1]=resistencia*condensador; } denominador[0]= 1;denominador[1]=resistencia*condensador;

pFDT = new FDT(1,numerador,denominador); }



Una vez depurada la aplicación se procederá a aplicar ingeniería inversa para obtener el nuevo DCD y pasar a la siguiente iteración UP:

tipoFiltro<<typedef>>

VistaFrecuenciaELAI

introducirCircuito()introducirParametrosRespFr()

RespuestaFrecuencia

calcularModulo()calcularArgumento()RespuestaFrecuencia()getFrInicio()getFrFinal()getFrIntervalo()getModulo()getModuloRespFr()

CoordinadorFrecELAI

CoordinadorFrecELAI()ponerCircuito()ponerParamResFr()getModuloRespFr()~CoordinadorFrecELAI()

1

1

vector<double>

FiltroLineal

FiltroLineal()getGradoFiltro()getCoefNum()getCoefDen()

11

FDT

FDT()FDT()getGrado()getCoefNum()getCoefDen()

11

Polinomio

Polinomio()Polinomio()getCoeficiente()

1

1

2

1

111

1

1

1

2

1

1

1

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../include/Dominio/CoordinadorFrecELAI.h" int CoordinadorFrecELAI::ponerCircuito(tipoFiltro elTipo,float resistencia, float condensador) { pFiltro = new FiltroLineal(elTipo,resistencia,condensador); return(0); } int CoordinadorFrecELAI::ponerParamResFr(float frInicio,float frFinal, float frIntervalo) { if (pFiltro == NULL) return (-1); pRespFr = new RespuestaFrecuencia(frInicio,frFinal,frIntervalo,pFiltro); return(0); } int CoordinadorFrecELAI::getModuloRespFr(std::vector<double> &elVectorModulo) { if (pRespFr == NULL) return (-1); pRespFr->getModuloRespFr(elVectorModulo); if(pFiltro) delete pFiltro; if(pRespFr) delete pRespFr; return (0); }



6.2 Diseño de objetos con responsabilidad

Para el diseño OO se requiere tener conocimientos en:

• Los principios de asignación de responsabilidades

• Patrones de diseño

Para su desarrollo se emplearán los diagramas de interacción y los diagramas de clase, ambos artefactos forman parte del Modelo del Diseño.

Las responsabilidades están relacionadas con las obligaciones de un objeto en su comportamiento. Estas obligaciones son de dos tipos: a) los objetos deben saber qué información manejan (conocer) y b) las cosas qué deben de hacer.

Las responsabilidades se asignan a las clases de los objetos durante la etapa de diseño. Una responsabilidad no es lo mismo que un método o servicio, pero los métodos se implementan para llevar a cabo las responsabilidades. El objetivo de este capítulo es ayudar a aplicar sistemáticamente los principios fundamentales para asignar responsabilidades a los objetos.

6.2.1 Patrones

En tecnología de objetos, un patrón es una descripción de un problema y su solución; a la que se le da un nombre y se puede aplicar a nuevos contextos. Son guías sobre el modo en el que debería asignarse las responsabilidades a los objetos.

Resumiendo:

1. La asignación habilidosa de responsabilidad es extremadamente importante en el diseño de objetos.

2. La decisión acerca de la asignación de responsabilidades tiene lugar durante la creación de los diagramas de interacción, de los DCD y, posteriormente, en la programación.

3. Los patrones son pares problemas/solución con un nombre que codifican buenos consejos y principios relacionados, con frecuencia, con la asignación de responsabilidades.

Dos tipos de patrones se explicarán: los patrones GRASP y los GoF. GRASP es el acrónimo de General Responsibility Assignment Software Patterns. Se tratarán los patrones: Experto en Información, Creador, Alta Cohesión, Bajo Acoplamiento, Controlador, Polimorfismo, Indirección, Fabricación Pura y Variaciones Protegidas.



RespuestaFrecuencia

frecuenciaInicio : floatfrecuenciaFin : floatintervaloFrec : floatmodulo : vector<double>argumento : vector<double>

calcularBode()

FDT

grado : unsigned21 Polinomio

coeficientes : vector<double>

Patrón Experto (GRASP)

FiltroLineal

tipoFiltro : int

Mientras GoF es la abreviatura de Gangs of Four, de los que se tratarán los patrones: Adaptador, Factoría, Singleton, Estrategia, Composición y Observador.

6.3 Patrones GRASP

6.3.1 Experto en Información

Problema: ¿Cuál es el principio general para asignar responsabilidades?

Solución: Asignar la responsabilidad al que tenga la información.

El patrón Experto indica qué hacen los objetos con la información que contienen. Sucede muchas veces que la información está dispersa por diferentes clases de objetos. Esto implica que hay muchos expertos con información “parcial” que colaboran en la tarea, mediante el paso de mensajes para compartir el trabajo. Por ejemplo, en el problema 3 del capítulo anterior, cuando había que mandar a dibujar la urbanización, esta tarea era dividida por cada casa y cada casa por su tejado y bloque.

Para asignar la responsabilidad se emplearán las clases del DCD. En una primera iteración, se utilizará el Modelo del Dominio, en versiones posteriores se consultaran los DCD generados en las iteraciones anteriores. La idea es ir ampliando o actualizando las nuevas clases del diseño.

Si se empieza el trabajo del diseño y no hay nada en el modelo del diseño se buscará los expertos en información en el Modelo del Dominio. Hay que hacer una tabla de responsabilidades generando las primeras clases de diseño.

Ejemplo 6.3

Realizar una tabla de responsabilidad sobre la aplicación RespuestaFrecuencia

Clase de diseño Información Responsabilidad

Filtro Tiene la FDT del filtro y el tipo de filtro

Definir matemáticamente la estructura del filtro

RespuestaFrecuencia Los parámetros de frecuencia Aplicar los algoritmos para calcular el Bode



En algunos casos, el Experto en Información genera problemas de acoplamiento y cohesión. Este problema se pone de manifiesto cuando el patrón Experto une los datos del dominio, con los datos de la presentación. Por ejemplo, en una hoja de cálculo, el Experto uniría los datos de la base de datos con la presentación en barras gráficas. El patrón Experto se equivoca. Siempre hay que mantener separado la lógica de la aplicación con la lógica de la base de datos o la lógica del dominio con el de la vista.

Beneficios del patrón experto:

• Mantiene el encapsulamiento de la información, puesto que los objetos utilizan su propia información para llevar a cabo las tareas.

• Se distribuye el trabajo entre clases, haciéndolas más cohesivas y ligeras, lo que conlleva a que sean más fáciles de entender y de mantener.

Este patrón también se conoce como: “Colocar la responsabilidad con los datos”, “Eso que conoces, hazlo”, “Hacerlo yo mismo”, “Colocar los servicios con los atributos con los que trabaja”.

6.3.2 Creador

Problema: ¿Quién debería ser el responsable de la creación de una nueva instancia de una clase?

Solución: Asignar a la clase B la responsabilidad de crear una instancia de clase A si se cumple uno o más de los siguientes casos:

• B contiene objetos de A

• B se asocia con objetos de A

• B registra instancias de objetos de A

• B utiliza más estrechamente objetos de A

• B tiene datos de inicialización que se pasarán a un objeto de A

El patrón creador está relacionado con la asociación y especialmente con la agregación y la composición (relación del Todo con las Partes).

Estas responsabilidades se asignarán durante la elaboración de los diagramas de interacción. A veces se encuentra el creador buscando las clases que tienen los datos de inicialización que se pasará durante la creación.



A menudo, la creación requiere una complejidad significativa, como utilizar instancias recicladas por motivos de rendimientos o crear instancias de forma condicional. En estos casos, es aconsejable delegar la creación a una clase auxiliar denominada Factoría. Esta clase deriva del patrón Factoría (GoF) que se verá más adelante.

Ejemplo 6.4

Utilizar el patrón creador en la aplicación RespuestaFrecuencia

: CoordinadorRespFrPatrón creador


: FiltroLinealcreate()

ponerCircuito()

ponerParamResFr()

create()

: FDTcreate()

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../include/Coordinador/CoordinadorFrecELAI.h" int CoordinadorFrecELAI::ponerCircuito(tipoFiltro elTipo,float resistencia, float condensador) { pFiltro = new FiltroLineal(elTipo,resistencia,condensador); return(0); } int CoordinadorFrecELAI::ponerParamResFr(float frInicio,float frFinal, float frIntervalo) { if (pFiltro == NULL) return (-1); pRespFr = new RespuestaFrecuencia(frInicio,frFinal,frIntervalo,pFiltro); return(0); } int CoordinadorFrecELAI::getModuloRespFr(std::vector<double> &elVectorModulo) { if (pRespFr == NULL) return (-1); pRespFr->getModuloRespFr(elVectorModulo); if(pFiltro) delete pFiltro; if(pRespFr) delete pRespFr; return (0); }



6.3.3 Alta Cohesión

Problema: ¿Cómo mantener la complejidad manejable?

Solución: Asignar una responsabilidad de manera que la cohesión permanezca alta.

En AOO/D, la cohesión es una medida de la fuerza con la que se relacionan los elementos de un conjunto o paquete y del grado de focalización de sus responsabilidades. Un elemento, concepción genérica de UML, de alta responsabilidad y que no hace gran cantidad de trabajo, tiene alta cohesión. Estos elementos pueden ser clases, paquetes, subsistemas, etc.

Una clase con baja cohesión hace muchas cosas no relacionadas o tareas relacionadas pero con mucho trabajo. Las clases de baja cohesión adolecen de los siguientes problemas:

� Difíciles de entender.

� Difíciles de reutilizar.

� Difíciles de mantener.

� Delicadas, constantemente afectadas por los cambios.

A menudo las clases con baja cohesión representan bien un grado grande de abstracción o bien se les han asignado demasiadas responsabilidades que deberían haberse delegado en otras clases.

Se establece que existe alta cohesión funcional cuando los elementos de un componente “trabajan todos juntos para proporcionar algún comportamiento bien delimitado”.

Como regla empírica, una clase con alta cohesión tiene un número relativamente pequeño de métodos, con funcionalidad altamente relacionada y no realiza mucho trabajo. En el caso de que la tarea sea extensa, colaborará con otros objetos para compartir el esfuerzo.

El Bajo Acoplamiento y la Alta Cohesión son viejos principios del diseño SW. Otros de estos principios es promover el diseño modular. La modularilidad es la propiedad del sistema de haberse descompuesto en un conjunto de módulos cohesivos y débilmente acoplados. En UML se emplea la vista de gestión del proyecto para la aplicación de la modularidad. Con un doble motivo: a) organización de las tareas entre los desarrolladores que van a participar en el proyecto y b) diseño de componentes altamente cohesivas y con bajo acoplamiento.

Ejemplo 6.5



Visión arquitectónica o de gestión de la aplicación de Respuesta en Frecuencia.

Los paquetes se deben de diseñar de forma altamente cohesiva y con bajo acoplamiento. Esta tarea también servirá para la organización del trabajo entre los desarrolladores de la aplicación.

VistaFrecuenciaELAI

MFC (.NET)ActiveX-Bode

DominioFrecunciaEla STL-ANSI C++

En la práctica, el nivel de cohesión no se puede considerar de manera aislada a otras responsabilidades y a otros principios como son los patrones Experto y Bajo Acoplamiento.

Beneficios:

� Se incrementa la claridad y facilita la comprensión del diseño

� Se simplifica el mantenimiento y las mejoras

� Se soporta a menudo bajo acoplamiento

� El grano fino de funcionalidad altamente relacionada incrementa la reutilización. Un paquete o clase altamente cohesiva puede ser aplicado en otro contexto.

Ejemplo 6.6

Un simulador de sistemas LTI-SISO requiere para su definición la FDT del sistema. Por tanto, se puede emplear las clases de FDT y Polinomio que se han definido en la Respuesta en Frecuencia para esta otra aplicación. Una definición de clases altamente cohesivas muestra su facilidad de reutilización.



CoordinadorSimulador

introducirModelo()especificarExcitacion()mostrarSalida()notificarResultados()

SenyalExcitacion

tipoSenyal

<<create>> setSenyalExcitacion()

Simulador_LTI

tiempoFinalintervaloTiempovaloresSalida

calcularSalida()<<create>> setSimulador(laFDT : FDT, laSenyalExc : SenyalEscalon)

(f rom Analysis Model)

FDT

<<create>> setCoeficientesFDT()

21Polinomio

coeficientes(f rom Analy sis Model)

6.3.4 Bajo Acoplamiento

Pregunta: ¿Cómo soportar el bajo impacto del cambio e incrementa la reutilización?

Solución: Asignar una responsabilidad de manera que el acoplamiento permanezca bajo.

El acoplamiento es una medida de la fuerza con que un elemento está conectado a, o tiene conocimiento de, o confía en otros elementos.

Una clase con alto acoplamiento confía en muchas otras clases. Tales clases podrían no ser deseables; adolecen de los siguientes problemas:

� Son difíciles de mantener de manera aislada.

� Los cambios en estas clases fuerzan cambios locales.

� Son difíciles de reutilizar.

En general, las clases que son muy genéricas y con una alta probabilidad de reutilización alta, deberían de tener un acoplamiento especialmente bajo. Por ejemplo, en el anterior ejercicio, se han colocado las clases Polinomio y FDT para una aplicación de Simulación que habían sido definidas en Respuesta en Frecuencia. Ambas se caracterizan por un Bajo Acomplamiento.

No suele ser problema el acoplamiento alto entre objetos estables y elementos de generalización. Se entiende como objetos estables aquellos que provienen de las librerías estándar, tales como las STL o el uso de frameworks como las MFC o las Qt.

6.3.5 Controlador

Problema: ¿Quién debe ser el responsable de gestionar un evento de entrada al sistema?



Solución: Asignar la responsabilidad a una clase que represente una de las siguientes opciones:

� Representa el sistema global, dispositivo o subsistema. Se le llamará Controlador de Fachada.

� Representa un escenario de caso de uso. A menudo se denominan Coordinador o Manejador o Sesión acompañado con el nombre del caso de uso. Utilice la misma clase controlador para todos los eventos del sistema en el mismo escenario de caso de uso.

Un controlador es un objeto que no pertenece al interfaz o vista, responsable de recibir o manejar los eventos del sistema. Un controlador define el método para la operación del sistema. Sus servicios pueden ser establecidos a partir del Diagrama de Secuencia del Sistema, DSS, o de los contratos de operación.

No sólo el interfaz genera eventos, también puede hacerlo el tiempo, si es una aplicación en tiempo real. Otro caso son las aplicaciones de control de procesos; los sensores y/o dispositivos generan interrupciones que se deben de atender. El controlador es una especie de fachada del paquete que recibe los eventos externos y organiza las tareas.

Un error típico del diseño de los controladores es otorgarles demasiadas responsabilidades. Normalmente, un controlador debería delegar en otros objetos el trabajo que se necesita hacer, coordinar o controlar la actividad. No realiza mucho trabajo por sí mismo.

La primera categoría de controlador es el controlador de fachada que representa al sistema global, dispositivo o subsistema. Los controladores de fachada son adecuados cuando no existen “demasiados” eventos del sistema. Si se elige un controlador de casos de uso, entonces hay un controlador diferente para cada caso de uso.

Antiguamente se empleaban los conceptos de objetos frontera, objetos entidad y objetos control. Precisamente los objetos control eran los manejadores de los casos de uso y que se describen en este patrón. Las otras dos categorías pertenecían a los que se relacionaban con la vista (frontera) y a los objetos del dominio (entidad).

Resumiendo, el controlador recibe la solicitud del servicio desde una capa superior y coordina su realización, normalmente delegando a otros objetos, aumentando el potencial para reutilizar. Asegura que la lógica de la aplicación no se maneja en la capa interfaz. También el controlador o coordinador sirve para analizar la “máquina de

estado” del sistema o de caso del uso, según sea el tipo.

Un corolario importante del patrón Controlador es que los objetos interfaz y la capa interfaz, no deberían ser responsables de manejar los eventos del sistema. Incrementa el potencial de reutilización.



El patrón Controlador crea un objeto artificial que no procede del análisis del dominio. Se dice que es una Fabricación Pura, detalle que se analizará más adelante. La implementación del Controlador hace uso de los patrones GRASP de Fabricación Pura y de Indirección.

Signos de un controlador saturado:

� Existe una única clase controlador que recibe todos los eventos del sistema.

� El propio controlador realiza muchas de las tareas necesarias para llevar a cabo los eventos del sistema, sin delegar trabajo. Lleva a la violación de los patrones del Experto y Alta cohesión.

� Un controlador tiene muchos atributos y mantiene información significativa sobre el sistema o el dominio.

Remedios:

1. Añadir más controladores.

2. Delegar las tareas a otros objetos.

3. Este patrón está relacionado con el patrón Comand [GoF], Fachada [GoF], Capas [POSA] y Fabricación Pura [GRASP].

Ejemplo 6.7

Emplear un Coordinador para la aplicación de Respuesta en Frecuencia que organice las tareas del escenario de caso de uso y que delegue las tareas.



: VistaFrecuenciaELAI

: CoordinadorFrecELAI

: FiltroLineal


1: ponerCircuito(tipoFiltro, float, float)

create() 2: FiltroLineal(tipoFiltro, float, float)

create()

4: RespuestaFrecuencia(float, float, float, FiltroLineal*)

3: ponerParamResFr(float, float, float)

tipoFiltro<<typedef>>

VistaFrecuenciaELAI

introducirCircuito()introducirParametrosRespFr()

RespuestaFrecuencia

calcularModulo()calcularArgumento()RespuestaFrecuencia()getFrInicio()getFrFinal()getFrIntervalo()getModulo()getModuloRespFr()

CoordinadorFrecELAI

CoordinadorFrecELAI()ponerCircuito()ponerParamResFr()getModuloRespFr()~CoordinadorFrecELAI()

1

1

vector<double>

FiltroLineal

FiltroLineal()getGradoFiltro()getCoefNum()getCoefDen()

11

FDT

FDT()FDT()getGrado()getCoefNum()getCoefDen()

11

Polinomio

Polinomio()Polinomio()getCoeficiente()

1

1

2

1

111

1

1

1

2

1

1

1

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../include/Dominio/CoordinadorFrecELAI.h" int CoordinadorFrecELAI::ponerCircuito(tipoFiltro elTipo,float resistencia, float condensador) { pFiltro = new FiltroLineal(elTipo,resistencia,condensador); return(0); } int CoordinadorFrecELAI::ponerParamResFr(float frInicio,float frFinal, float frIntervalo) { if (pFiltro == NULL) return (-1); pRespFr = new RespuestaFrecuencia(frInicio,frFinal,frIntervalo,pFiltro); return(0); } int CoordinadorFrecELAI::getModuloRespFr(std::vector<double> &elVectorModulo) { if (pRespFr == NULL) return (-1); pRespFr->getModuloRespFr(elVectorModulo); if(pFiltro) delete pFiltro; if(pRespFr) delete pRespFr; return (0); }



6.3.6 Polimorfismo

Problema: ¿Cómo manejar las alternativas basadas en tipo?, ¿Cómo crear componentes software conectables (pluggable)? o ¿Cómo se puede sustituir un componente servidor por otro, sin afectar al cliente?

Solución: Cuando las alternativas o comportamientos relacionados varían según los tipos de los datos, asignar la responsabilidad para el comportamiento utilizando operaciones polimórficas, de forma que varía el comportamiento según el tipo. No hay que realizar comprobaciones acerca del tipo del objeto. No se requiere emplear la lógica condicional para llevar a cabo alternativas diferentes basadas en el tipo.

Si en un diseño se emplea las sentencias lógicas de bifurcación if-else o switch-

case, cada nueva variación requiere la modificación de esta lógica. Este enfoque dificulta que el programa se extienda con facilidad.

El polimorfismo trata de asignar el mismo nombre de servicio pero con diferentes objetos. El polimorfismo es un principio fundamental para designar cómo se organiza el sistema para gestionar variaciones similares. Según el polimorfismo un diseño basado en la asignación de responsabilidades puede extenderse fácilmente para manejar nuevas variaciones.

Los desarrolladores diseñan sistemas con interfaces y polimorfismos para futuras necesidades frente a posibles variaciones desconocidas.

Beneficios:

� Se añaden fácilmente las extensiones necesarias para nuevas variaciones.

� Las nuevas implementaciones se pueden introducir sin afectar a los clientes.

Ejemplo 6.8

En el ejemplo de la urbanización, ¿cómo asignaría la responsabilidad de una casa con garaje? .

Se diseñaría una relación de generalización-especialización y se aplicaría polimorfismo en el servicio de dibuja().



Casa

Casa()<<virtual>> ~Casa()setPosicion()<<virtual>> dibuja()

CasaConGaraje

CasaConGaraje()dibuja()

6.3.7 Indirección

Problema: ¿Donde asignar una responsabilidad, para evitar el acoplamiento directo entre dos o más lógicas de la aplicación?, ¿Cómo desacoplar los objetos de manera que se soporte el Bajo Acoplamiento y el potencial de reutilización permanezca alto?.

Solución: Asignar la responsabilidad a un objeto intermedio entre dos o más elementos o paquetes de manera que no se acoplen directamente.

Algunos patrones como Adaptador (GoF), Controlador (GRASP), Observador (GoF) y muchas Fabricaciones Puras se generan debido a la Indirección. El motivo de la Indirección normalmente es el Bajo Acoplamiento y la Alta Cohesión. Se añade un intermediario para desacoplar los servicios.

Beneficios:

� Disminuir el acoplamiento entre componentes y/o paquetes

Patrones relacionados: Variaciones Protegidas, Bajo Acoplamiento, muchos patrones GoF.

La mayoría de los intermediarios de Indirección son Fabricaciones Puras.

Ejemplo 6.9

En los programas de simulación donde los objetos cambian de dinámica al chocar con otros objetos, ¿cómo se asignarían las responsabilidades?. Supóngase que se desea simular cómo una esfera en caída libre es arrojada desde una cierta altura respecto al suelo.



Suelo y Esfera son clases conceptuales y por tanto candidatas a clases de diseño. Para evitar el acoplamiento entre ambas clases se añade un grado de indirección. Se creará una clase interacción que resuelva la responsabilidad de la interacción entre las instancias de las dos clases.

Esfera Suelo

Interaccion

interaccionEsferaSuelo()

6.3.8 Fabricación Pura

Problema: ¿Qué objetos deberían de tener las responsabilidades cuando no se quiere violar los objetivos de Alta Cohesión y Bajo Acoplamiento, pero las soluciones que ofrece el Experto no son adecuadas?

Solución: Asignar responsabilidades altamente cohesivas a una clase artificial o de conveniencia que no represente un concepto del dominio del problema. Algo inventado para soportar Alta Cohesión, Bajo Acoplamiento y Reutilización.

El diseño de objetos se puede dividir, en general, en dos grandes grupos

1. Los escogidos de acuerdo a una descomposición de la representación.

2. Los seleccionados según una descomposición del comportamiento.

La descomposición en representación se emplea por que favorece el objetivo de salto en la representación reducida. En la descomposición por comportamiento se asigna responsabilidades agrupando comportamiento o algoritmos, sin estar relacionado con un concepto del dominio del mundo real. En el caso de la aplicación Respuesta en Frecuencia, las clases Polinomio, FDT, FiltroLineal, RespuestaFrecuencia están basadas en una descomposición de la representación del universo del problema. En cambio, la clase CoordinadorRespuestaFrELAI está tomada como una descomposición del comportamiento.

Véase el siguiente problema: el almacenamiento de instancias en una base de datos. El Experto en Información decidiría que estuviera donde están los datos. Sin embargo, rompería los patrones de Alta Cohesión y Bajo Acoplamiento, ya que quiebra la separación de la lógica del problema de la lógica de la base de datos. La solución es crear una nueva clase que sea capaz de almacenar los objetos en algún tipo de almacenamiento persistente; al que se llamará Almacenamiento Persistente. Esta clase no es parte del dominio, sino algo creado artificialmente o fabricado para facilitar las cosas al desarrollar el software.



Muchos de los patrones DOO que se van a ver son ejemplos de Fabricación Pura: Adaptador, Estrategia, Observador, etc. También lo es el Controlador (GRASP) o Fachada (GoF).

Tiene como beneficio el Bajo Acoplamiento y la Alta Cohesión. Usualmente, una Fabricación Pura asume responsabilidades de las clases del dominio a las que se les asignaría esas responsabilidades en base al patrón Experto; pero que no se las da, debido a que disminuiría en cohesión y aumentaría la dependencia.

La Fabricación Pura emplea el patrón de Indirección, al asignar a una clase artificial o de comportamiento, las responsabilidades de una clase del dominio para evitar el acoplamiento y mantener alta la cohesión.

Ejemplo de Fabricación Pura:

� Guardar información en una base de datos.

� Separar la lógica del dominio de la vista (Observador-GoF).

� Coordinador o fachada.

Ejemplo 6.10

Guardar la información de la respuesta en frecuencia en un fichero.

Para mantener alta la cohesión y no romper la lógica del dominio con el de la base de datos se emplea una Fabricación Pura. Empleando un grado de Indirección se introduce la clase AlmacenamientoPersistente. Ésta se encargará de guardar la información en disco. También habrá que añadir este nuevo servicio al Coordinador.

CoordinadorFrecELAI

ponerCircuito()ponerCircuito()ponerParamResFr()guardarResultadosRespFr()ponerParamResFr()~CoordinadorFrecELAI()

<<local>>

AlmacenamientoPersistente

AlmacenamientoPersistente()

<<parameter>>

RespuestaFrecuencia

getModulo()calcularModulo()calcularArgumento()RespuestaFrecuencia()getFrInicio()getFrFinal()getFrIntervalo()



: VistaFrecuenciaELAI

: CoordinadorFrecELAI

: AlmacenamientoPersistente


1: guardarResultadosRespFr(const char*)

create()

2: AlmacenamientoPersistente(RespuestaFrecuencia*, const char*)

3: getModulo(float)

6.3.9 Variaciones Protegidas

Problema: ¿Cómo diseñar objetos, subsistemas y sistemas de manera que las variaciones e inestabilidades en estos elementos no tengan un impacto negativo en otros elementos?

Solución: Identifique los puntos de variaciones previstas e inestabilidad; asigne responsabilidades para crear una interfaz estable alrededor de ellos. Añadiendo Indirección, Polimorfismo y una interfaz se consigue un sistema de Variaciones Protegidas, VP. Las distintas implementaciones del componente y/o paquete ocultan las variaciones internas a los sistemas clientes de éste. Dentro del componente, los objetos internos colaboran en sus tareas con una interfaz estable.

El principal objetivo de este patrón es proteger a los clientes de las variaciones de mejoras de los servicios dados por el componente servidor. Para tal fin, se definen

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../include/Dominio/AlmacenamientoPersistente.h" AlmacenamientoPersistente::AlmacenamientoPersistente(RespuestaFrecuencia *pRespFr, const char * pNomFich) { ofstream os(pNomFich); os <<"Modulo de la respuesta en frecuencia"<<endl; float fr; for (fr = pRespFr->getFrInicio();fr <= pRespFr->getFrFinal(); fr+=pRespFr->getFrIntervalo()) os << fr << " :" << pRespFr->getModulo(fr)<<endl; } int CoordinadorFrecELAI::guardarResultadosRespFr(const char *pNomFich) { if (pRespFr == NULL) return (-1); AlmacenamientoPersistente elAlmacen(this->pRespFr,pNomFich); return (0); }



los puntos calientes y a éstos se les cubre con una interfaz estable, permitiendo variar el componente sin interferir en las aplicaciones clientes.

Hay que distinguir dos tipos de variaciones:

� Puntos de variación: variaciones en el sistema actual que debe de soportar a la vez.

� Puntos de evolución: puntos especulativos de variación que podrían aparecer en el futuro, pero que no están presentes en los requisitos actuales.

La aplicación de Variaciones Protegidas tiene un esfuerzo de diseño que siempre hay que considerar. Si la necesidad de flexibilidad y protección de cambios es realista, entonces está motivada la aplicación de VP. Un diseño debe ser un compromiso entre el coste de cambio y su probabilidad.

La mayoría de los patrones y principios de diseño son mecanismos para Variaciones Protegidas, entre los que se encuentran: Polimorfismo, Indirección, Encapsulamiento y la mayoría de los patrones GoF.

Ejemplo 6.11

Realizar una aplicación que calcule el área de figuras geométricas. En esta primera versión sólo se considera círculos y rectángulos.

Debido a que el programa debe de crecer, el concepto de Figura debe ser aplicado de forma genérica (interfase). Se utiliza un punto de variación. De otro lado, la subclase concreta se cargará dependiendo de la elección del usuario. Se empleará un Método de Fabricación GoF (se verá más adelante).



tipoFigura<<typedef>>

IFiguras

<<abstract>> getArea()<<static>> MetodoFabricacionFiguras()

<<interface>>

Circulo

radio : double

Circulo()<<virtual>> getArea()

Rectangulo

lado1 : doublelado2 : double

Rectangulo()<<virtual>> getArea()

#ifndef _AREAS_FIGURA_INC_ #define _AREAS_FIGURA_INC_ typedef enum tipoFig {CIRCULO, RECTANGULO} tipoFigura; class IFiguras { public: virtual double getArea() = 0; static IFiguras* MetodoFabricacionFiguras (tipoFigura, double, double); }; class Circulo: public IFiguras { double radio; friend class IFiguras; Circulo(double param1):radio(param1) {} public: virtual double getArea() {return (3.1416*radio*radio);} }; class Rectangulo: public IFiguras { double lado1; double lado2; friend class IFiguras; Rectangulo(double param1, double param2): lado1(param1),lado2(param2) {} public: virtual double getArea() {return (lado1*lado2);} };

#endif



Otra aplicación de Variaciones Protegidas está en los intérpretes de líneas de comando (script). El cliente tiene su sintaxis que se mantiene aunque varíe el servidor. Hay muchos sistemas que ofrecen una línea de comandos para interactuar con él. Por ejemplo, se podría pensar en Matlab. Es conocido que los comandos de versiones anteriores se pueden usar en las nuevas. El cliente las utiliza pero no sabe si éstas han sido mejoradas. Más aun, los desarrolladores confían en estos servicios y crean aplicaciones, de más alto nivel, basadas en ellas.

Ejemplo 6.12

El código entregado corresponde con la implementación del patrón comando, de manera que encapsula un objeto y el cliente lo ve como si fuese una función (muy utilizado en lenguajes script). Se pide:

1. Ingeniería inversa: Diagrama de clases. 2. Ingeniería inversa: Diagrama de secuencias. 3. Resultado de su ejecución en la consola. 4. Indicar los patrones GRASP empleados en este patrón. 5. Diseñar e implementar la clase Saludo, de manera que se

despida al añadirse al macro.

IFiguras* IFiguras::MetodoFabricacionFiguras(tipoFigura elTipo, double param1,double param2 = 0) { if (elTipo == CIRCULO) return new Circulo(param1); else if(elTipo == RECTANGULO) return new Rectangulo(param1,param2); else return 0;

}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

void CAreasFiguraDlg::OnCalcular() { UpdateData(TRUE); IFiguras *pFigura= IFiguras::MetodoFabricacionFiguras( this->m_Figura == true ? CIRCULO : RECTANGULO, this->m_Param1,this->m_Param2); this->m_Area = pFigura->getArea(); delete pFigura; UpdateData(FALSE);

}



#include <iostream>

#include <vector> using namespace std;

class Comando { public:

virtual void ejecutar() = 0; };

class Hola : public Comando

{

public: void ejecutar() { cout << "Hola "; }

}; class Mundo : public Comando {

public: void ejecutar() { cout << "Mundo! "; }

};

class Patron : public Comando {

public: void ejecutar() { cout << "Soy el comando patron!"; }

}; class Macro

{ vector<Comando*> Comandos;

public: void incluir(Comando* c) { Comandos.push_back(c); }

void realizar() { for(int i=0;i<Comandos.size();i++)

Comandos[i]->ejecutar();

} };

int main()

{ Macro macro;

macro.incluir(new Hola); macro.incluir(new Mundo);

macro.incluir(new Patron); macro.realizar();

}



1)

2)

3) Hola Mundo! Soy el comando patron!

4) El patrón Comando emplea Variaciones Protegidas (GRASP), de forma que el cliente no ve las modificaciones que está realizando el servidor.

5)

class Saludo : public Comando

{

public: void ejecutar() { cout << " Un saludo. "; }

};

La sostenibilidad depende de las VP. Estas aplicaciones se basan en el principio de sustitución de Liskov:

“El software que hace referencia a un tipo T debería de trabajar correctamente

con cualquier implementación o subclase T que la sustituya”.

Comando

<<abstract>> ejecutar() : void

<<interface>>

Hola

ejecutar()

Mundo

ejecutar()

Patron

ejecutar()

vector<Comando*>

Macro

incluir()realizar()

: Hola

principal : Macro

: Patron

incluir(new Hola)

realizar( )

ejecutar( )

incluir(new Patron)

ejecutar( )

Comando

<<abstract>> ejecutar() : void

<<interface>>

Hola

ejecutar() Mundo

ejecutar()

Patron

ejecutar()

vector<Comando*>

Macro

incluir()realizar()

Saludo

ejecutar()



Por otro lado, uno de los patrones antiguos GRASP era “No hable con

Extraños” o Ley de Demeter. Significa evitar crear diseños que recorran largos caminos de la estructura de los objetos. No se podía enviar mensajes a objetos distantes, indirectos o extraños. Tales diseño son frágiles con respecto a los cambios en las estructuras de los objetos. Pero ahora, con el principio de Variaciones Protegidas, se sustituye a No hable con Extraños.

No hable con Extraños establecía que un método, sólo, debería enviar mensajes a los siguientes objetos:

1. A él mismo (objeto this).

2. A un parámetro de un servicio propio.

3. A un atributo de él.

4. A una colección de él.

5. A un objeto creado en un método propio.

La intención es evitar el acoplamiento entre un cliente con objetos indirectos.

Beneficios de No hable con Extraños:

• Se añaden fácilmente las extensiones que se necesitan.

• Se puede introducir nuevas implementaciones sin afectar a los clientes.

• Se reduce el acoplamiento.

• Se puede disminuir el impacto o coste de los cambios.

Hay que saber escoger las batallas. En sistemas maduros, la estructura es más estable y se puede hablar con extraños. En cambio, en sistemas nuevos es recomendable utilizar este antiguo patrón GRASP3.

Ejemplos de Variaciones Protegidas

� Las máquinas virtuales son ejemplos complejos de Indirección para conseguir VP.

3 Para los programadores noveles se aconseja utilizar este patrón. Empléese en el trabajo de curso.



� Lectura y escritura de datos de sistemas externos.

� Diseños dirigidos por un intérprete.

Ejemplo 6.13

La aplicación de Respuesta en Frecuencia no depende sólo del algoritmo de calcular el módulo y argumento de un filtro, sino también de su visualización en un diagrama de Bode. Realizar un diseño para el paquete de representación gráfica.

Tal cual se presentó en la vista de gestión, la aplicación tenía un paquete para la visualización del diagrama de Bode. Se había elegido una solución basada en software prefabricado (ActiveX).

VistaFrecuenciaELAI

MFC (.NET)ActiveX-Bode

DominioFrecunciaEla STL-ANSI C++

Entre las posibles soluciones tecnológicas actuales, se ha elegido NTGraph4. En un diseño robusto, esta inserción supone un punto caliente. Por varios motivos:

� En el futuro se puede cambiar de componente, esto es, salto a otra nueva tecnología.

� Ampliación de nuevos servicios en la representación del diagrama de Bode.

La aplicación de Variaciones Protegidas supone, de momento, el uso de patrones GoF: Adaptador y Factoría; mientras en GRASP implica Indireción, Polimorfismo y Fabricación Pura.

4 http://www.codeproject.com/miscctrl/ntgraph_activex.asp



CNTGraph

AdaptadorVisualCNTGraph

AdaptadorVisualCNTGraph()<<virtual>> InicializarPlotXY()<<virtual>> PintarPlotXY()

IAdaptadorVisualizar

<<abstract>> InicializarPlotXY()<<abstract>> PintarPlotXY()<<static>> factoriaVisualizadores()

<<interface>>

CRespFrMFCDlg

Cliente del paquete Visualizador

Interfaz estable

Solución tecnológica

Constructor privadoMétodo de Fabricacion (GoF)

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../ntgraph.h" //Tipos de visualizadores enum PlataformaVisual{NTGRAPH} ; class IAdaptadorVisualizar { public: virtual void InicializarPlotXY(void) = 0; virtual void PintarPlotXY(float,float,float, double *)= 0; //Factoria de Visualizadores static IAdaptadorVisualizar *factoriaVisualizadores(enum PlataformaVisual, CNTGraph *p1 = NULL);

}; class AdaptadorVisualCNTGraph : public IAdaptadorVisualizar { CNTGraph *graph; AdaptadorVisualCNTGraph(CNTGraph *gr): graph(gr){}

friend class IAdaptadorVisualizar; public: virtual void InicializarPlotXY(void); virtual void PintarPlotXY(float,float,float, double *); };



6.4 Patrones de diseño GoF

Uno de los hitos más importantes en el diseño orientado a objetos fue la publicación del libro “Design Patterns” por Gamma, Helm, Johnson y Vlissides en 1995; llamados comúnmente “Gang of Four”, GoF. En este libro se muestran 23 patrones ampliamente utilizados. En este apartado se tratarán algunos de ellos.

6.4.1 Adaptador

Problema: ¿Cómo resolver interfaces incompatibles, o proporcionar una interfaz estable para componentes parecidos con diferentes interfaces?

Solución: Convierta la interfaz original de una componente en otra, mediante un objeto adaptador intermedio.

El propósito de este patrón es convertir la interfaz de una clase en otra interfaz que es la que esperan los clientes. Este patrón permite que cooperen clases que de otra forma no podrían colaborar por no tener compatibilidad entre ellas.



Debería usarse el patrón Adaptador cuando:

� Se quiere utilizar una clase existente y su interfaz no concuerda con lo que se espera.

� Se quiere crear una clase reutilizable que coopere con clases no relacionadas o que no han sido previstas, es decir, clases que no tienen por qué tener interfaces compatibles.

Los participantes en este patrón realizan los siguientes roles:

� Objetivo: define los servicios del dominio que usa el cliente. Representa un interfaz estable con los servicios tal cual espera el cliente.

� Cliente: utiliza los servicios del paquete a través del interfaz Objetivo.

� Adaptable: Implementa los servicios del paquete.

� Adaptador: adapta la interfaz de Adaptable a la interfaz Objetivo.

Cliente Objetivo<<interface>>

Adaptador Adaptable

Implementación del servicio

Los clientes llaman a operaciones a través de la interfase estable. A su vez el adaptador llama a operaciones de Adaptable que son las que satisfacen las peticiones.

En una implementación en C++ de un adaptador de clases, Adaptador debería heredar públicamente de objetivo y tener como atributo privado a un objeto de la clase Adaptable.

Nótese que los nombres de los tipos incluyen el nombre de patrón “Adaptador”.

La aplicación del Adaptador es una especialización de Variaciones Protegidas, Indirección y Polimorfismo. En GRASP es el polimorfismo, aquí es una especialización que se llama Adaptador. Se puede analizar muchos patrones más complejos y especializados en función de la familia GRASP. Existen muchos publicados y es el alfabeto del DOO.



Ejemplo 6.14

Las series de Fibonacci se hicieron famosas en la Edad Media por que planteó el problema de procreación de los conejos de manera formal. Estudió que si se partía de una pareja de conejos cómo éstos se multiplicaban con el tiempo. La solución se encuentra en la Serie de Fibonacci. Ésta se construye con la suma de los dos últimos valores. Los dos primeros términos de la serie son el 1 y el 1. Los demás se obtienen con la regla mencionada, la suma de los valores anteriores:

21 −− += nnn FFF

{ }...138532111

Un generador de la serie de Fibonacci ha sido tomado de Bruce Eckel y Check Allison5. Adaptarlo para emplear los algoritmos dados por las STL.

Se trata de diseñar un adaptador que permita utilizar algoritmos dados por las STL como for_each( ) o accumulate(). Estos servicios requieren que la información esté preparada como un tipo vector de las STL, std::vector<>. Para tal fin, se emplea el patrón Adaptador:

5 "Thinking in C++, Volume 2", by Bruce Eckel & Chuck Allison. (c) 1995-2004 MindView, Inc.

// From "Thinking in C++, Volume 2", by Bruce Eckel & Chuck Allison. // (c) 1995-2004 MindView, Inc. All Rights Reserved. // See source code use permissions stated in the file 'License.txt', // distributed with the code package available at www.MindView.net. #ifndef FIBONACCIGENERATOR_H #define FIBONACCIGENERATOR_H class FibonacciGenerator { int n; int val[2]; public: FibonacciGenerator() : n(0) { val[0] = val[1] = 1; } int operator()() { int result = n > 2 ? val[0] + val[1] : 1; ++n; val[0] = val[1]; val[1] = result; return result; } int count() { return n; } };

#endif // FIBONACCIGENERATOR_H ///:~



IAdaptadorFibonacci

<<abstract>> getSerie()<<static>> factoriaFibonacci()

<<interface>>

AdaptadorFibonacci

tamanyo : unsigned

AdaptadorFibonacci()<<virtual>> getSerie()

11

FibonacciGenerator

n : intval[2] : int

FibonacciGenerator()operator()()count()

Las clases de los roles objetivo y adaptador quedarán definidas como:

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // (R) 2004 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL // // Ejemplo de adaptador GoF entre el generador de Fibonacci // y las librerías STL #ifndef _ADAPTADOR_FIBO_INC_ #define _ADAPTADOR_FIBO_INC_ #include <vector> #include "FibonacciGenerator.h" class IAdaptadorFibonacci { public:

virtual std::vector<unsigned> & getSerie() = 0; static IAdaptadorFibonacci *factoriaFibonacci(unsigned grado); }; class AdaptadorFibonacci: public IAdaptadorFibonacci { FibonacciGenerator f; unsigned tamanyo;

std::vector<unsigned> elVectorFibon; friend class IAdaptadorFibonacci;

AdaptadorFibonacci(unsigned num): tamanyo(num) { for (unsigned i=0;i<=tamanyo;i++) elVectorFibon.push_back(f()); } public: virtual std::vector<unsigned> & getSerie() {return elVectorFibon;} };



El cliente, ahora, podrá emplear al generador de la serie de Fibonacci utilizando las funciones algorítmicas de las STL.

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL // //Ejemplo del patrón GoF de adaptador //Desde un generador de números de Fibonnaci, dado en FibonacciGenerator.h, //Adaptación para emplear las STL //Código de prueba (XP) #include <iostream> #include "AdaptadorFibonacci.h" #include <numeric> #include <algorithm> IAdaptadorFibonacci* IAdaptadorFibonacci::factoriaFibonacci(unsigned grado) { return (new AdaptadorFibonacci(grado)); } using namespace std; void imprimir(unsigned); int main() { const unsigned numeroFibo = 20; IAdaptadorFibonacci *pAdaptadorFibo = IAdaptadorFibonacci::factoriaFibonacci(numeroFibo); cout << "Tabla de Fibonacci" <<endl; cout << "------------------" <<endl; for_each(pAdaptadorFibo->getSerie().begin(),pAdaptadorFibo->getSerie().end(), imprimir); //Ver GRASP "No hable con extraños" y el código maduro cout << "Valor acumulado total: " << accumulate(pAdaptadorFibo->getSerie().begin(), pAdaptadorFibo->getSerie().end(), 0) << endl; return 0; } void imprimir(unsigned numFibo) { static unsigned indice; cout << indice++ << ": " << numFibo <<endl; }



6.4.2 Factoría

Problema: ¿Quién debe ser responsable de la creación de los objetos cuando existen consideraciones especiales, como una lógica de creación compleja, el deseo de separar las responsabilidades de la creación para manejar la cohesión, etc.?

Solución: Crear un objeto de Fabricación Pura denominado Factoría que maneje la creación.

Cuando aparece una nueva variación del tipo de los datos se aplica el patrón Polimorfismo [GRASP], tal cual se comentó en el apartado 6.3.6. Al principio parece que sólo es necesario implementarlo en el punto de la aplicación que se introduce la variación. Sin embargo, mayoritariamente sucede que además se requiere un constructor para la nueva variación y su repercusión se extiende por todo el código. Para estos casos se debe aplicar Variaciones Protegidas. Por tanto, se considera la creación de un punto de variación o punto caliente y se coloca una interfase estable a través del Polimorfismo, la Indirección y el Adaptador. La construcción de estos objetos deben ser forzados a ser creados en una única Factoría.

Por ejemplo, cuando al aplicar Variaciones Protegidas y Adaptador sobre la representación en el diagrama de Bode de la aplicación Respuesta en Frecuencia, ¿quién crea el adaptador de NTGraph? ¿Y cómo determinar qué clase de adaptador crear?.

Si los creará algún objeto del dominio, estas responsabilidades exceden de la pura lógica de la aplicación y entra en otras cuestiones relacionadas con la conexión con componentes de software externos.

Este punto subraya, otro principio de diseño fundamental: mantener siempre una separación de intereses. La elección de un objeto del dominio para crear los adaptadores no está de acuerdo con los objetivos de separación de intereses. Además disminuye su cohesión. La lógica de qué clase Adaptador se instancia es resuelto en la Factoría, leyendo una fuente externa y después cargando la clase dinámicamente.

Una alternativa típica en este caso es aplicar el patrón Factoría. Los objetos Factoría tienen varias ventajas:

� Separación de responsabilidades en la creación compleja en objetos de apoyo cohesivo.

� Ocultan la lógica de creación potencialmente compleja.

� Permite introducir estrategias para mejorar el rendimiento de la gestión de la memoria, como objetos caché o de reciclaje.

El cliente sólo utilizará las interfases de sus paquetes servidores, dejando que sea la lógica externa quien decida sobre la implementación y la factoría quien crea los



objetos que implementan los servicios. A este patrón GoF se le llama Factoría Abstacta. Se empleará cuando:

� un sistema debe ser independiente de cómo se crean, componen y representan sus productos.

� un sistema debe ser configurado como una familia de productos entre varias.

� quiere proporcionar una biblioteca de clases de productos y sólo quiere revelar sus interfaces, no sus implementaciones.

La estructura del patrón queda reflejada en el siguiente diagrama de clases:

ProductoB1

ProductoB2

ProductoA1 ProductoA2

IProductoB<<interface>>

IProductoA<<interface>>

IFactoriaObjetos

MetodoFabricacion()

<<interface>>

Cliente

FactoriaConcretaA

MetodoFabricacion()

FactoriaConcretaB

Los roles desempeñados son:

� Cliente: sólo usa interfaces declarados por las clases de Fabricación Abstracta y Productos Abstractos

� Producto Abstracto: declara una interfaz para un tipo de objeto (p.ej. IClaseA)

� Producto Concreto: define un objeto producto para que sea creado por la Factoría correspondiente. Implementa la interfaz de Producto Abstracto.



� Factoría Abstracta: declara una interfaz para operaciones que crean objetos productos abstractos

� Factoría Concreta: implementa las operaciones para crear objetos producto concretos

Ejemplo 6.15

Se pretende simular el evento de sacar de una bolsa un tornillo y una tuerca y saber si se pueden ensamblar. La bolsa puede contener tornillos y tuercas de diferentes métricas. Hágase para el caso concreto de elementos DIN84 y DIN316.

Se diseñará de manera que el cliente sólo utilice el concepto de tornillos y tuercas. La responsabilidad de saber si pertenece a la misma métrica quedará a los objetos concretos creados por las factorías abstractas. El diseño sería:

ITuerca

<<abstract>> getMetrica()

ITornillo

<<abstract>> getMetrica()

IFactoria

<<abstract>> fabricacionTornillo()<<abstract>> fabricacionTuerca()

FactoriaTornillos

<<virtual>> fabricacionTornillo()<<virtual>> fabricacionTuerca()

FactoriaTuercas

<<virtual>> fabricacionTornillo()<<virtual>> fabricacionTuerca()

TuercaDIN84

TuercaDIN84()<<virtual>> getMetrica()

TuercaDIN316

<<virtual>> getMetrica()TornilloDIN316

TornilloDIN316()<<virtual>> getMetrica()

TornilloDIN84

TornilloDIN84()<<virtual>> getMetrica()

metrica<<typedef>>



typedef enum{DIN84, DIN316} metrica; class FactoriaTuercas; class ITuerca { public: virtual metrica getMetrica() = 0; }; class TuercaDIN84 : public ITuerca { metrica laMetrica; friend class FactoriaTuercas; TuercaDIN84() {laMetrica = DIN84;} public: virtual metrica getMetrica() {return laMetrica;} }; class TuercaDIN316 : public ITuerca { metrica laMetrica; friend class FactoriaTuercas; TuercaDIN316() {laMetrica = DIN316;} public: virtual metrica getMetrica() {return laMetrica;}

};

class FactoriaTornillos; class ITornillo { public: virtual metrica getMetrica() = 0; }; class TornilloDIN84 : public ITornillo { metrica laMetrica; friend class FactoriaTornillos; TornilloDIN84() {laMetrica = DIN84;} public: virtual metrica getMetrica() {return laMetrica;} }; class TornilloDIN316 : public ITornillo { metrica laMetrica; friend class FactoriaTornillos; TornilloDIN316() {laMetrica = DIN316;} public: virtual metrica getMetrica() {return laMetrica;}

};



Para la elaboración de las Factorías se emplea el patrón Método de Fabricación (GoF). Se define una interfaz de factoría para crear los objetos, pero se deja que sean los métodos de fabricación quien instancia las subclases. Se utiliza cuando:

class IFactoria { public: virtual ITornillo * fabricacionTornillo(metrica) = 0; virtual ITuerca * fabricacionTuerca(metrica) = 0; }; class FactoriaTornillos : public IFactoria { public: virtual ITornillo * fabricacionTornillo(metrica laMetrica) { if(laMetrica == DIN84) return new TornilloDIN84; else if (laMetrica == DIN316) return new TornilloDIN316; else return 0; } virtual ITuerca * fabricacionTuerca(metrica laMetrica) {return 0;} }; class FactoriaTuercas: public IFactoria { public: virtual ITornillo * fabricacionTornillo(metrica laMetrica) {return 0;} virtual ITuerca * fabricacionTuerca(metrica laMetrica) { if(laMetrica == DIN84) return new TuercaDIN84; else if (laMetrica == DIN316) return new TuercaDIN316; else return 0; } };

#include "IFactoria.h" #include <iostream> #include <stdlib.h> int main() { IFactoria *pFactoriaTornillos = new FactoriaTornillos; IFactoria *pFactoriaTuercas = new FactoriaTuercas; std::cout<<"Simulacion de sacar tornillo y tuerca de forma aleatoria" <<std::endl; std::cout<<"La bolsa contiene tornillos y tuercas DIN84 y DIN316"<<std::endl; std::cout<<"Pulsar c o C para sacar tornillo y tuerca"<<std::endl; char opcion; std::cin>> opcion; while(opcion == 'c' || opcion == 'C') { ITornillo *pTornillo =

pFactoriaTornillos->fabricacionTornillo(rand() % 2 == 1 ? DIN84 : DIN316); ITuerca *pTuerca = pFactoriaTuercas->fabricacionTuerca(rand() % 2 == 1 ? DIN84 : DIN316); if(pTornillo->getMetrica() == pTuerca->getMetrica()){

char *mensaje = pTuerca->getMetrica() == DIN84 ? "DIN84" : "DIN316"; std::cout<<"Ensamblaje correcto: metrica " << mensaje <<std::endl;

}else std::cout<<"Ensamblaje incorrecto" << std::endl; std::cout<<"Pulsar c o C para sacar tornillo y tuerca"<<std::endl; std::cin>> opcion; delete pTornillo, pTuerca; } delete pFactoriaTornillos, pFactoriaTuercas; return 0; }



� una clase no puede prever la clase de objetos que debe crear.

� una clase quiere que sean sus subclases quienes especifiquen los objetos que ésta crea.

� las clases delegan la responsabilidad en una de entre varias clases auxiliares y se desea localizar qué subclase de auxiliar concreta es en la que se delega.

ProductoA1

ProductoA2

IProductoA<<interface>>

IFactoriaObjetos

MetodoFabricacion() : IProductoA

<<interface>>

FactoriaConcretaA

MetodoFabricacion()

return new ProductoConcreto

Los roles que se desempeñan en este patrón son:

� Producto: Interfaz de los objetos que crea el método de fabricación

� ProductoConcreto: Realización de la interfaz Producto

� Factoría: Declara el servicio de MétodoFabricación que retorna un objeto de tipo producto abstracto

� FactoríaConcreto: redefine el método de fabricación para devolver una instancia de un ProductoConcreto

La Factoría se apoya en sus subclases para definir el método de fabricación de manera que éste devuelva una instancia del producto concreto adecuado.

Hay que tener mucho cuidado con la creación con las Factorías. En C++ es el programador el que debe posteriormente liberar, con posterioridad, el objeto creado en la factoría.

A menudo se accede a las factorías con el patrón Singleton.



Ejemplo 6.16

Realizar una factoría de objetos de Nombres. El cliente utilizará la clase abstracta INombre y las clases concretas serán empleando std::string, CString y en estilo C (ver ejemplo 4.4).

Primera solución

Se empleará un diseño basado en Factoría Abstracta. El Cliente sólo utilizará los interfases para recibir los servicios.

STDNombre

<<virtual>> setNombre()<<virtual>> getNombre()STDNombre()

Plataforma<<enum>>

CNombre

elNombre[80] : char

<<virtual>> setNombre()<<virtual>> getNombre()CNombre()

FactoriaNombre

<<virtual>> MetodoFabricacionNombre()

INombre

<<abstract>> setNombre()<<abstract>> getNombre()

<<interface>>

IFactoriaNombre

<<abstract>> MetodoFabricacionNombre()

<<interface>>

Cliente(from Logical View)

MFCNombre

<<virtual>> setNombre()<<virtual>> getNombre()MFCNombre()

(from MetodoFabriacion)

#ifndef _INOMBRE_INC_ #define _INOMBRE_INC_ enum Plataforma{ESTANDAR_STL, ESTILO_C, CADENA_MFC}; class INombre { public: virtual void setNombre (const char *) = 0; virtual const char * getNombre () = 0; };

#endif

// De: "Apuntes de Informática Industrial" // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _INC_STDNOMBRE_ #define _INC_STDNOMBRE_ #include <string> #include "INombre.h" class FactoriaNombre; class STDNombre : public INombre { public: virtual void setNombre(const char *cadena) { elNombre = cadena; } virtual const char * getNombre (void) { return (elNombre.c_str());} private: std::string elNombre; STDNombre () {} friend class FactoriaNombre;

};

#endif

#ifndef _INC_MFCNOMBRE_ #define _INC_MFCNOMBRE_ #include <afx.h> #include "INombre.h" class FactoriaNombre; class MFCNombre : public INombre { public: virtual void setNombre(const char *cadena) { elNombre=cadena; } virtual const char * getNombre (void) { return (elNombre);} private: CString elNombre; MFCNombre () {} friend class FactoriaNombre; }; #endif



Segunda solución:

El método de fabricación se coloca como un servicio estático dentro de la clase de interfase de Nombre. Para asegurarse de que sólo se utilizará este punto de creación se ha colocado los constructores privados y se ha declarado a la clase abstracta como amiga.

// De: "Apuntes de Informática Industrial" // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _INC_CNOMBRE_ #define _INC_CNOMBRE_ #include <string> #include "INombre.h" class FactoriaNombre; class CNombre : public INombre { public: virtual void setNombre(const char *cadena) { strcpy (elNombre, cadena); } virtual const char * getNombre (void) { return (elNombre);} private: char elNombre[80]; CNombre () {} friend class FactoriaNombre; };

// De: "Apuntes de Informática Industrial" // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #include <iostream> #include "../includes/INombre.h" #include "../includes/FactoriaNombres.h" using namespace std; int main ( void ) {

//Solo utiliza referencias abstractas IFactoriaNombre *pFactoria = new (FactoriaNombre);

INombre *pNombre1 = pFactoria->MetodoFabricacionNombre (ESTANDAR_STL); INombre *pNombre2 = pFactoria->MetodoFabricacionNombre (ESTILO_C); INombre *pNombre3 = pFactoria->MetodoFabricacionNombre (CADENA_MFC); pNombre1->setNombre("Manolo Gonzalez"); pNombre2->setNombre("Pedro Lopez"); pNombre3->setNombre("Ana Rodriguez"); cout << pNombre1->getNombre() << endl; cout << pNombre2->getNombre() << endl; cout << pNombre3->getNombre() << endl; delete pNombre1, pNombre2, pNombre3; delete pFactoria; return 0; }

// Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _IFACTORIA_INC_ #define _IFACTORIA_INC_ #include "STDNombre.h" #include "CNombre.h" #include "MFCNombre.h" class IFactoriaNombre { public: virtual INombre* MetodoFabricacionNombre (enum Plataforma) = 0; }; class FactoriaNombre: public IFactoriaNombre { public: virtual INombre* MetodoFabricacionNombre

(enum Plataforma tipo) { if(tipo==ESTANDAR_STL)return new STDNombre; else if(tipo==ESTILO_C) return new CNombre; else if(tipo==CADENA_MFC) return new MFCNombre;

else return NULL; } }; #endif



INombre


<<interface>>

MFCNombre

<<virtual>> setNombre()<<virtual>> getNombre()MFCNombre()

(from MetodoFabriacion)

CNombre

elNombre[80] : char

<<virtual>> setNombre()<<virtual>> getNombre()CNombre()

STDNombre

<<virtual>> setNombre()<<virtual>> getNombre()STDNombre()

// De: "Apuntes de Informática Industrial" // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _INOMBRE_INC_ #define _INOMBRE_INC_ enum Plataforma{ESTANDAR_STL, ESTILO_C, CADENA_MFC}; class INombre { public: virtual void setNombre (const char *) = 0; virtual const char * getNombre () = 0; //Factoria de objetos static INombre *MetodoFabricacionNombre(enum

Plataforma);

}; #endif

// De: "Apuntes de Informática Industrial" // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _INC_STDNOMBRE_ #define _INC_STDNOMBRE_ #include <string> #include "INombre.h" class STDNombre : public INombre { public: virtual void setNombre(const char *cadena) { elNombre = cadena; } virtual const char * getNombre (void) { return (elNombre.c_str());} private: std::string elNombre; STDNombre () {}//Desactivar al constructor friend class INombre; // Sólo se fabrica

//desde el método de fabricación }; #endif

// De: "Apuntes de Informática Industrial" // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _INC_STDNOMBRE_ #define _INC_STDNOMBRE_ #include <string> #include "INombre1.h" class CNombre : public INombre { public: virtual void setNombre(const char *cadena) { strcpy (elNombre, cadena); } virtual const char * getNombre (void) { return (elNombre);} private: char elNombre[80]; }; #endif

#ifndef _INC_MFCNOMBRE_ #define _INC_MFCNOMBRE_ #include <afx.h> #include "INombre.h" class MFCNombre : public INombre { public: virtual void setNombre(const char *cadena) { elNombre=cadena; } virtual const char * getNombre (void) { return (elNombre);} private: CString elNombre; }; #endif



6.4.3 Singleton

Problema: ¿Cómo garantizar que una clase sólo tenga una instancia y proporciona un punto de acceso global a ella? .

Solución: Definir un método estático de la clase que devuelva el singleton.

Del uso del patrón Factoría surge un nuevo problema de diseño ¿quién crea a la Factoría?. Sólo se necesita una única instancia de Factoría y ésta puede ser llamada desde distintos lugares del código. Una solución sería ir pasando la instancia de Factoría en los métodos, pero este proceder no es conveniente, ya que implica acoplamiento por necesitar visibilidad. La solución está en el patrón Singleton.

Ocasionalmente es conveniente mantener visibilidad global o un único punto de acceso a una única instancia de una clase. Es importante que algunas clases tengan exactamente una instancia. Por ejemplo, aunque puede haber muchas impresoras, sólo debería de haber una única cola de impresión. De la misma manera, en aplicaciones de control de procesos, sólo debería de existir una única instancia para el driver del convertidor analógico/digital, aunque pudieran existir varios filtros digitales. Son ejemplos de este problema patrón.

// De: "Apuntes de Informática Industrial" // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #include <iostream> #include "../includes/STDNombre.h" #include "../includes/CNombre.h" #include "../includes/MFCNombre.h" //Método único para producir los objetos nombres INombre* INombre::MetodoFabricacionNombre(enum Plataforma tipo) { if(tipo == ESTANDAR_STL) return new STDNombre; else if(tipo == ESTILO_C) return new CNombre; else if(tipo == CADENA_MFC) return new MFCNombre; else return NULL; } using namespace std; int main ( void ) { INombre *pNombre1 = INombre::factoriaObjetos(ESTANDAR_STL); INombre *pNombre2 = INombre::factoriaObjetos(ESTILO_C); INombre *pNombre3 = INombre::factoriaObjetos(CADENA_MFC); pNombre1->setNombre("Manolo Gonzalez"); pNombre2->setNombre("Pedro Lopez"); pNombre3->setNombre("Ana Rodriguez"); cout << pNombre1->getNombre() << endl; cout << pNombre2->getNombre() << endl; cout << pNombre2->getNombre() << endl; delete pNombre1, pNombre2, pNombre3; return 0; }



¿Cómo se puede asegurar que una clase tenga una única instancia y que sea fácilmente accesible?. Una variable global hace accesible a un objeto, pero no se previene de crear múltiples instancias de esta clase.

Una solución es hacer que sea la propia clase la responsable de su única instancia. La clase debe garantizar que no se pueda crear ninguna otra instancia y proporciona un modo de acceder a su instancia.

La clave del Singleton es evitar que el cliente no tenga el control sobre la vida del objeto. Para tal fin se declaran todos los constructores como privados y se previene para que el compilador no produzca constructores por defecto ni sobrecarga de operadores de asignación. Se construye el servicio de tipo estático para obtener la referencia Singleton, getInstancia(), y también se colocará como estática la propia referencia. En la notación se puede emplear el estereotipo <<1>> para indicar que sólo existe una única instancia de esta clase

Singleton

<<static>> unicaInstancia : SingletondatosDelSingleton

Singleton()operator=()<<static>> getInstancia()operacionesDatosSingleton()

<<1>>

retorna unicaInstancia

#include <iostream> using namespace std; class Singleton { int i; //Dato por ejemplo Singleton(int x) : i(x) { } void operator=(Singleton&); // Para desactivar Singleton(const Singleton&); // Para desactivar public: static Singleton& getInstancia() { static Singleton unicaInstancia(47); //P.ej valor 47 return unicaInstancia; } int getValor() { return i; } void setValor(int x) { i = x; }

}; int main() { Singleton& s = Singleton::getInstancia(); cout << s.getValor() << endl; Singleton& s2 = Singleton::getInstancia(); s2.setValor(9); cout << s.getValor() << endl; return 0; }



Ejemplo 6.17

Realizar una única factoría de objetos Nombre que sea accesible en cualquier parte de la aplicación (ver problema 6.12).

MFCNombre

<<virtual>> setNombre()<<virtual>> getNombre()

Plataforma<<enum>>

FactoriaUnicaNombres

FactoriaUnicaNombres()operator=()FactoriaUnicaNombres()<<static>> getInstancia()MetodoFabricacionNombre()

<<1>>

CNombre


Cliente1

INombre


<<interface>>

Cliente2

MFCNombre


// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _IFACTORIA_INC_ #define _IFACTORIA_INC_ #include "STDNombre.h" #include "CNombre.h" #include "MFCNombre.h" class FactoriaUnicaNombres { FactoriaUnicaNombres(){}; void operator=(FactoriaUnicaNombres&); // Para desactivar FactoriaUnicaNombres(const FactoriaUnicaNombres&); // Para desactivar public: static FactoriaUnicaNombres& getInstancia() { static FactoriaUnicaNombres unicaInstancia; return unicaInstancia; } INombre* MetodoFabricacionNombre (enum Plataforma tipo) { if(tipo == ESTANDAR_STL) return new STDNombre; else if(tipo == ESTILO_C) return new CNombre; else if(tipo == CADENA_MFC) return new MFCNombre; else return NULL; } };

#endif



6.4.4 Estrategia

Problema: ¿Cómo diseñar diversos algoritmos o políticas que están relacionadas? ¿Cómo diseñar que estos algoritmos o políticas se puedan variar dinámicamente?

Solución: Defina cada algoritmo/política/estrategia en una clase independiente, con una interfaz común.

Este patrón define una familia de algoritmos relacionados, los encapsula y los hace intercambiables. La consecuencia de esta estructura es la variación dinámica de los algoritmos sin que los clientes se vean afectados. Los roles de este patrón son:

� Estrategia: declara una interfaz común a todos los algoritmos permitidos.

� Estrategia concreta: implementa el algoritmo concreto usando la interfaz Estrategia.

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #include <iostream> #include "../includes/INombre.h" #include "../includes/FactoriaUnicaNombres.h" using namespace std; int main ( void ) { //Solo utiliza referencias abstractas void otrosNombres (void); FactoriaUnicaNombres &laFactoria = FactoriaUnicaNombres::getInstancia(); INombre *pNombre1 = laFactoria.MetodoFabricacionNombre (ESTANDAR_STL); INombre *pNombre2 = laFactoria.MetodoFabricacionNombre (ESTILO_C); pNombre1->setNombre("Manolo Gonzalez"); pNombre2->setNombre("Pedro Lopez"); cout << pNombre1->getNombre() << endl; cout << pNombre2->getNombre() << endl; delete pNombre1, pNombre2; otrosNombres(); return 0; } void otrosNombres ( void ) { //Solo utiliza referencias abstractas FactoriaUnicaNombres &laMismaFactoria = FactoriaUnicaNombres::getInstancia(); INombre *pNombre3 = laMismaFactoria.MetodoFabricacionNombre (CADENA_MFC); pNombre3->setNombre("Ana Blanco"); cout << pNombre3->getNombre() << endl; delete pNombre3; }



� Contexto: este objeto usa la interfaz Estrategia para llamar al algoritmo concreto definido por una Estrategia Concreta. Tiene como atributo a un objeto de EstrategiaConcreta, a través de su interfaz.

EstrategiaConcretaAEstrategiaConcretaB

Contexto IEstrategia<<interface>>

Un objeto estrategia se agrega a un objeto de contexto, esto es, el objeto contexto necesita tener visibilidad de atributo de su estrategia. Además es habitual que el objeto contexto pase una referencia de él mismo al objeto estrategia, de manera que la estrategia tenga visibilidad de parámetro de objeto contexto, para futuras colaboraciones.

Al existir diferentes algoritmos que cambian con el tiempo, la pregunta sería: ¿quién debería de crear la estrategia?. Un enfoque directo es aplicar, de nuevo, el patrón Factoría. Una Factoría de Estrategias debe ser responsable de crear todas las estrategias (algoritmos o políticas conectables o cambiantes). Con este diseño, uno puede cambiar dinámicamente, mientras se está ejecutando la aplicación, la política de actuación.

Como con la mayoría de las factorías, será construido empleando un Singleton y se accederá mediante el patrón Singleton.

Con los patrones Estrategia y Factoría se ha conseguido Variaciones Protegidas con respecto a las políticas que varían dinámicamente. La Estrategia se fundamenta en el Polimorfismo y en las intefaces para permitir algoritmos conectables en un diseño de objetos.

Ejemplo 6.18

Siguiendo el Proceso Unificado, diseñe una aplicación que sea un conversor de monedas. En una primera versión inicial, considere sólo euros, dólares y libras esterlinas. A la aplicación se le facilitará los valores de conversión entre las monedas y la cantidad de una moneda concreta a convertir en el resto de monedas.



void CConversorMonedasDlg::OnCalcular() { // TODO: Add your control notification handler code here UpdateData(TRUE); ConversorMoneda elConversor(this->m_factorDolar,this->m_factorLibra, this->m_elTipo,this->m_Cantidad); this->m_Euros = elConversor.getEuros(); this->m_Dolares = elConversor.getDolar(); this->m_Libras = elConversor.getLibras(); UpdateData(FALSE);

}

Solución

tipoMoneda<<typedef>>

MonedaEuro

cantidad : double

MonedaEuro()<<virtual>> getEuros()<<virtual>> getDolar()<<virtual>> getLibras()

MonedaDolar

cantidad : double

MonedaDolar()<<virtual>> getEuros()<<virtual>> getDolar()<<virtual>> getLibras()

MonedaLibra

cantidad : double

MonedaLibra()<<virtual>> getEuros()<<virtual>> getDolar()<<virtual>> getLibras()

ConversorMoneda

convertirDolarAEuro()convertirLibraAEuro()ConversorMoneda()getEuros()getDolar()getLibras()

IMoneda

<<abstract>> getEuros()<<abstract>> getDolar()<<abstract>> getLibras()<<static>> MetodoFabricacion()

<<interface>>

11 11



typedef enum {EURO,DOLAR,LIBRA} tipoMoneda; class ConversorMoneda; class IMoneda { public: virtual double getEuros() = 0; virtual double getDolar() = 0; virtual double getLibras() = 0; static IMoneda* MetodoFabricacion(tipoMoneda,double,ConversorMoneda *); }; class ConversorMoneda { IMoneda *pMoneda; double coefDolar; double coefLibra; public: double convertirDolarAEuro() {return 1/coefDolar;} double convertirLibraAEuro() {return 1/coefLibra;} ConversorMoneda(double dolar, double libra, tipoMoneda elTipo, double cant): coefDolar(dolar), coefLibra(libra) { pMoneda = IMoneda::MetodoFabricacion(elTipo, cant, this); } double getEuros() {return pMoneda->getEuros(); } double getDolar() {return pMoneda->getDolar(); } double getLibras(){return pMoneda->getLibras(); } ~ConversorMoneda() { delete pMoneda; } }; class MonedaEuro: public IMoneda { double cantidad; ConversorMoneda *pConversor; MonedaEuro(double valor, ConversorMoneda *pConver): cantidad(valor), pConversor(pConver) {} friend class IMoneda; public: virtual double getEuros() {return cantidad;} virtual double getDolar() {return cantidad/this->pConversor->convertirDolarAEuro();} virtual double getLibras() {return cantidad/this->pConversor->convertirLibraAEuro();} }; class MonedaDolar: public IMoneda { double cantidad; ConversorMoneda *pConversor; MonedaDolar(double valor, ConversorMoneda *pConver): cantidad(valor), pConversor(pConver) {} friend class IMoneda; public: virtual double getEuros() {return cantidad*this->pConversor->convertirDolarAEuro();} virtual double getDolar() {return cantidad;} virtual double getLibras() {return cantidad*this->pConversor->convertirDolarAEuro()/ this->pConversor->convertirLibraAEuro();} }; class MonedaLibra: public IMoneda { double cantidad; ConversorMoneda *pConversor;; MonedaLibra(double valor,ConversorMoneda *pConver): cantidad(valor), pConversor(pConver) {} friend class IMoneda; public: virtual double getEuros() {return cantidad*this->pConversor->convertirLibraAEuro();} virtual double getDolar() {return cantidad*this->pConversor->convertirLibraAEuro()/ this->pConversor->convertirDolarAEuro();} virtual double getLibras() {return cantidad;} }; #endif



6.4.5 Observador

Problema: Diferentes tipos de objetos receptores subscritores están interesados en el cambio de estado o eventos de un objeto emisor y quieren reaccionar cada uno a su manera cuando el emisor genere un evento. Además, el emisor quiere mantener bajo acoplamiento con los subscriptores ¿Qué hacer?.

Solución: Defina una interfaz “subscriptor” u “oyente”. Los subscriptores implementan esta interfaz. El emisor dinámicamente puede registrar subscriptores que están interesados en un evento y notificarles cuando ocurre un evento.

Este patrón define una dependencia de uno-a-muchos entre objetos, de forma que cuando un objeto cambie de estado se notifique y se actualicen automáticamente a todos los objetos que dependen de él. También es conocido como Dependents (Dependientes), Publish-Subscribe (Publicar-Suscribir).

Una consecuencia habitual de dividir un sistema en una colección de clases cooperantes es la necesidad de mantener una consistencia entre los objetos relacionados. No se desea alcanzar esa consistencia haciendo a las clases fuertemente acopladas, ya que reduciría su reutilización.

Por ejemplo, muchos interfaces gráficas de usuario separan los aspectos de presentación de la interfaz de usuario del dominio del problema. Las clases que definen los datos de las aplicaciones y las representaciones pueden utilizarse de forma independiente. Así en un objeto hoja de cálculo y un gráfico de barras pueden representar la información contenida en el mismo objeto de datos del dominio. La hoja de cálculo y el gráfico de barras no se conocen entre sí, permitiéndose de esta manera reutilizarse, pero gracias a este patrón se comportan como si se conocieran. Cuando el usuario cambia la información de la hoja de cálculo, la barra de gráfica refleja los cambios inmediatamente y viceversa.

¿Por qué no se puede mandar un mensaje desde el dominio a la vista?. Esta solución supone que los objetos del dominio deben saber el interfaz de la vista, por tanto, se rompería el principio de Bajo Acoplamiento.

La separación Modelo-Vista mantiene Variaciones Protegidas con respecto a los cambios en la interfaz de usuario.

El patrón Observador describe cómo establecer estas relaciones. Los principales objetos de este patrón son el Observable y el Observador. Un Observable puede tener cualquier número de observadores dependientes de él. Cada vez que el Observable cambia de estado se notifica a sus observadores. En respuesta, cada observador consultará al Observable para sincronizar su estado con el estado de éste.



Este tipo de interacción también se conoce como publicar-suscribir. El Observable es quien publica las notificaciones. Envía estas notificaciones sin tener que conocer quiénes son sus observadores. Pueden suscribirse un número indeterminado de observadores para recibir notificaciones.

Los roles que se desempeñan en este patrón son:

� Observable

o un Observable puede ser observado por cualquier número de objetos Observador.

o proporciona una interfaz para asignar y quitar objetos Observador.

� Observador

o define una interfaz para actualizar los objetos que deben ser notificados ante cambios en un sujeto.

� ObservableConcreto

o almacena el estado de interés para los objetos ObservadorConcreto. o envía una notificación a sus observadores cuando cambia su estado.

� ObservadorConcreto

o mantiene una referencia a un objeto ObservableConcreto. o guarda un estado que debería ser consistente con el del sujeto. o Implementa la interfaz de actualización del Observador para mantener su

estado consistente con el del sujeto.

Así, el ObservableConcreto notifica a sus observadores, cada vez que se produce un cambio. Después de ser informado de un cambio en el ObservableConcreto, un objeto ObservadorConcreto puede pedirle al observable más información. ObservadorConcreto usa esta información para sincronizar su estado con el del observable.

Observable

<<virtual>> ~Observable()<<virtual>> notifyObservers()<<virtual>> hasChanged()<<virtual>> countObservers()<<virtual>> deleteObservers()<<virtual>> deleteObserver()<<virtual>> addObserver()<<virtual>> clearChanged()<<virtual>> setChanged()

Observer

<<virtual>> ~Observer()<<abstract>> update()

<<interface>>

SujetoConcreto

ObservadorConcreto

<<parameter>>



El siguiente diagrama de secuencias muestra los métodos entre el emisor y receptor.

: SujetoConcreto : ObservadorConcreto

notifyObservers(Argument*)

update(Observable*, Argument*)

addObserver(Observer&)

El patrón Observador permite modificar los observables y los observadores de forma independiente. Es posible reutilizar los observables sin conocer a sus observadores y viceversa. Esto permite añadir observadores sin modificar al observable u otros observadores.

Otras ventajas e inconvenientes del patrón Observador son los siguientes:

1. Acoplamiento abstracto entre Observable y Observador. Todo lo que un Observable sabe es que tiene una lista de observadores, cada uno de los cuales se ajusta a la interfaz simple de la clase abstracta al Observador. El Observable no conoce la clase concreta de ningún observador. Por tanto el acoplamiento entre sujetos y observador es mínimo (patrón GRASP de Bajo Acoplamiento) .

Gracias a que Observable y Observador no están fuertemente acoplados, pueden pertenecer a diferentes capas de abstracción de un sistema. Un sujeto de bajo nivel puede comunicarse e informar a un observador de más alto nivel, manteniendo de este modo intacto la estructura de capas del sistema (patrón Capas de POSA).

2. Capacidad de comunicación mediante difusión. A diferencia de una petición ordinaria, la notificación enviada por un Observable no necesita especificar su receptor (patrón GRASP de Alta Cohesión). La notificación se envía automáticamente a todos los objetos interesados que se hayan suscrito a ella. Al Observable no le importa cuántos objetos interesados haya; su única responsabilidad es notificar a los observadores. Esto da la libertad de añadir y quitar observadores en cualquier momento. Se deja al observador manejar u obviar una notificación.

3. Actualizaciones inesperadas. El mayor inconveniente de este patrón es que los observadores no saben de la presencia de los otros observadores y no pueden saber el coste último de cambiar el estado. Una operación aparentemente inofensiva sobre el Observable puede dar lugar a una serie de actualizaciones en cascada de los



observadores y sus objetos dependientes. Más aún, los criterios de dependencia que no están bien definidos o mantenidos suelen provocar falsas actualizaciones que pueden ser muy difíciles de localizar.

6.4.5.1 Implementación

Dos tipos de objetos se utilizan para poner el patrón del observador. La clase Observable que se encarga de que el estado del Observable concreto sea escuchado por sus observadores y la clase Observer que está a la escucha. El patrón del Observer permite que se modifique desde fuera el código y luego se le indica al patrón del Observer, en ejecución, que haga las correspondientes actualizaciones. La clase Observable llama a la función miembro notifyObservers() para cada observador en la lista de observadores a la escucha.

Primero, se presenta el Observer: // From "Thinking in C++, Volume 2", by Bruce Eckel & Chuck Allison. // (c) 1995-2004 MindView, Inc. All Rights Reserved. // //: C10:Observer.h // The Observer interface. #ifndef OBSERVER_H #define OBSERVER_H class Observable; class Argument {}; class Observer { public: // Called by the observed object, whenever // the observed object is changed: virtual void update(Observable* o, Argument* arg) = 0; virtual ~Observer() {} }; #endif // OBSERVER_H ///:~

Puesto que el Observer obra recíprocamente con Observable, el Observable se debe declarar primero. Además, la clase de la discusión es virtual y es una superclase empleada para cualquier tipo de atributos que se desean pasar durante una actualización. La clase Argument, declarada en este ejemplo como vacía, será la que defina los atributos que van a estar a la escucha. El servicio update() es llamada por el objeto que está en la escucha cuando se produce una notificación del emisor.

La clase Observable mantiene la lista de objetos que desean estar a la escucha de las modificaciones que produce el emisor.

// From "Thinking in C++, Volume 2", by Bruce Eckel & Chuck Allison. // (c) 1995-2004 MindView, Inc. All Rights Reserved. // //: C10:Observable.h // The Observable class. #ifndef OBSERVABLE_H #define OBSERVABLE_H #include <set> #include "Observer.h" class Observable { bool changed; std::set<Observer*> observers; protected: virtual void setChanged() { changed = true; } virtual void clearChanged() { changed = false; } public: virtual void addObserver(Observer& o) { observers.insert(&o);



} virtual void deleteObserver(Observer& o) { observers.erase(&o); } virtual void deleteObservers() { observers.clear(); } virtual int countObservers() { return observers.size(); } virtual bool hasChanged() { return changed; } // If this object has changed, notify all // of its observers: virtual void notifyObservers(Argument* arg = 0) { if(!hasChanged()) return; clearChanged(); // Not "changed" anymore std::set<Observer*>::iterator it; for(it = observers.begin();it != observers.end(); it++) (*it)->update(this, arg); } virtual ~Observable() {} }; #endif // OBSERVABLE_H ///:~

El objeto Observable tiene un flag para indicar si ha cambiado el estado de los atributos a escuchar. En un diseño más simple, no habría indicador; si sucedió algo, cada uno sería notificado.

La colección de objetos del observador se mantiene en un lista STL

set<Observer*> para prevenir los duplicados; los servicios de insert(), erase(), clear(), y size() se exponen para permitir que se agreguen y se quiten a los observadores en cualquier momento, proporcionando flexibilidad en tiempo de ejecución. La mayoría del trabajo se hace en notifyObservers(). Mientras no se produzcan cambios, las llamadas repetidas al notifyObservers() no hacen nada y no pierden el tiempo. Cuando hay un cambio en los atributos del emisor se produce la llamada al update() de todos los observadores que estén en la lista.

6.4.5.2 Las clases internas

Las clases que están a la escucha requieren de una interfaz que las permitan tener la propiedad de ser observables. Para este fin se requiere de algo que tiene Java y no C++, las clases internas. Se trata de jerarquizar las clases de forma que se puedan tener acceso a los datos no estático de la clase que las contiene implícitamente, esto es, una instancia de la clase interna tenga acceso a datos de la clase que la ha creado. Se presenta un ejemplo del idioma interno:

// From "Thinking in C++, Volume 2", by Bruce Eckel & Chuck Allison. // (c) 1995-2004 MindView, Inc. All Rights Reserved. // //: C10:InnerClassIdiom.cpp // Example of the "inner class" idiom. #include <iostream> #include <string> using namespace std; class Poingable { public: virtual void poing() = 0; }; void callPoing(Poingable& p) { p.poing(); } class Bingable { public: virtual void bing() = 0; }; void callBing(Bingable& b) {



b.bing(); } class Outer { string name; // Define one inner class: class Inner1; friend class Outer::Inner1; class Inner1 : public Poingable { Outer* parent; public: Inner1(Outer* p) : parent(p) {} void poing() { cout << "poing called for " << parent->name << endl; // Accesses data in the outer class object } } inner1; // Define a second inner class: class Inner2; friend class Outer::Inner2; class Inner2 : public Bingable { Outer* parent; public: Inner2(Outer* p) : parent(p) {} void bing() { cout << "bing called for " << parent->name << endl; } } inner2; public: Outer(const string& nm) : name(nm), inner1(this), inner2(this) {} // Return reference to interfaces // implemented by the inner classes: operator Poingable&() { return inner1; } operator Bingable&() { return inner2; } }; int main() { Outer x("Ping Pong"); // Like upcasting to multiple base types!: callPoing(x); callBing(x); } ///:~

El ejemplo, previsto para demostrar la sintaxis más simple para el idioma

interno, comienza con los interfaces de Poingable y de Bingable, cada uno contiene una sola función del miembro. Los servicios de callPoing() y de callBing() requieren que el objeto entregue los interfaces de Poingable y de Bingable, respectivamente. La clase Outer contiene ciertos datos confidenciales (nombre), y desea proporcionar un interfaz de Poingable y un interfaz de Bingable, así que puede ser utilizado con el servicio callPoing() y con callBing(). Para proporcionar un objeto de Poingable sin derivar de Poingable, se utiliza el idioma interno de la clase. Primero, la clase interna se declara y luego se la declara friend de la clase que la contiene, generándose la jerarquía de clases. Note que la clase interna guarda un indicador de quien la creó, y este indicador se debe inicializar en el constructor. El cual servirá para tener acceso a los atributos de la clase “padre”.

6.4.5.3 Entre flores, abejas y colibríes

Armado con el observador, los archivos de observables y el idioma interno de la clase, ahora podemos mirar un ejemplo del patrón del observador:



// From "Thinking in C++, Volume 2", by Bruce Eckel & Chuck Allison. // (c) 1995-2004 MindView, Inc. All Rights Reserved. // //: C10:ObservedFlower.cpp // Demonstration of "observer" pattern. #include <algorithm> #include <iostream> #include <string> #include <vector> #include "Observable.h" using namespace std; class Flower { bool isOpen; public: Flower() : isOpen(false), openNotifier(this), closeNotifier(this) {} void open() { // Opens its petals isOpen = true; openNotifier.notifyObservers(); closeNotifier.open(); } void close() { // Closes its petals isOpen = false; closeNotifier.notifyObservers(); openNotifier.close(); } // Using the "inner class" idiom: class OpenNotifier; friend class Flower::OpenNotifier; class OpenNotifier : public Observable { Flower* parent; bool alreadyOpen; public: OpenNotifier(Flower* f) : parent(f), alreadyOpen(false) {} void notifyObservers(Argument* arg = 0) { if(parent->isOpen && !alreadyOpen) { setChanged(); Observable::notifyObservers(); alreadyOpen = true; } } void close() { alreadyOpen = false; } } openNotifier; class CloseNotifier; friend class Flower::CloseNotifier; class CloseNotifier : public Observable { Flower* parent; bool alreadyClosed; public: CloseNotifier(Flower* f) : parent(f), alreadyClosed(false) {} void notifyObservers(Argument* arg = 0) { if(!parent->isOpen && !alreadyClosed) { setChanged(); Observable::notifyObservers(); alreadyClosed = true; } } void open() { alreadyClosed = false; } } closeNotifier; }; class Bee { string name; // An "inner class" for observing openings: class OpenObserver; friend class Bee::OpenObserver; class OpenObserver : public Observer { Bee* parent; public: OpenObserver(Bee* b) : parent(b) {} void update(Observable*, Argument *) { cout << "Bee " << parent->name << "'s breakfast time!” << endl; } } openObsrv; // Another "inner class" for closings: class CloseObserver; friend class Bee::CloseObserver; class CloseObserver : public Observer { Bee* parent; public: CloseObserver(Bee* b) : parent(b) {} void update(Observable*, Argument *) { cout << "Bee " << parent->name



<< "'s bed time!” << endl; } } closeObsrv; public: Bee(string nm) : name(nm), openObsrv(this), closeObsrv(this) {} Observer& openObserver() { return openObsrv; } Observer& closeObserver() { return closeObsrv;} }; class Hummingbird { string name; class OpenObserver; friend class Hummingbird::OpenObserver; class OpenObserver : public Observer { Hummingbird* parent; public: OpenObserver(Hummingbird* h) : parent(h) {} void update(Observable*, Argument *) { cout << "Hummingbird " << parent->name << "'s breakfast time!” << endl; } } openObsrv; class CloseObserver; friend class Hummingbird::CloseObserver; class CloseObserver : public Observer { Hummingbird* parent; public: CloseObserver(Hummingbird* h) : parent(h) {} void update(Observable*, Argument *) { cout << "Hummingbird " << parent->name << "'s bed time!” << endl; } } closeObsrv; public: Hummingbird(string nm) : name(nm), openObsrv(this), closeObsrv(this) {} Observer& openObserver() { return openObsrv; } Observer& closeObserver() { return closeObsrv;} }; int main() { Flower f; Bee ba("A"), bb("B"); Hummingbird ha("A"), hb("B"); f.openNotifier.addObserver(ha.openObserver()); f.openNotifier.addObserver(hb.openObserver()); f.openNotifier.addObserver(ba.openObserver()); f.openNotifier.addObserver(bb.openObserver()); f.closeNotifier.addObserver(ha.closeObserver()); f.closeNotifier.addObserver(hb.closeObserver()); f.closeNotifier.addObserver(ba.closeObserver()); f.closeNotifier.addObserver(bb.closeObserver()); // Hummingbird B decides to sleep in: f.openNotifier.deleteObserver(hb.openObserver()); // Something changes that interests observers: f.open(); f.open(); // It's already open, no change. // Bee A doesn't want to go to bed: f.closeNotifier.deleteObserver( ba.closeObserver()); f.close(); f.close(); // It's already closed; no change f.openNotifier.deleteObservers(); f.open(); f.close(); } ///:~

Propósito Patrones de diseño GoF Tema que trata



De creación Factoría Abstracta

Método de Fabricación

Singleton

Uso de familias de referencias abstractas, ocultado las implementaciones concretas.

Creación de las clases concretas.

la única instancia de una clase

Estructurales Adaptador

Fachada

la interfaz de un objeto

la interfaz de un subsistema

De comportamiento Observador

Estrategia

cómo se mantiene actualizado el objeto dependiente

cómo se varía dinámicamente un algoritmo

6.5 Ejercicios

1. Habilidades necesarias para el diseño orientado a objetos.

2. Tipos de visibilidad en la programación orientada a objetos.

3. ¿Qué es la Programación Extrema, XP?.

4. ¿Qué se entiende por patrón en el diseño orientado a objetos?.

5. Describir el par problema/solución de los patrones GRASP y GoF estudiados.

Problema 1

Realizar el primer diseño para el simulador del sistema de control de elevación de una aeronave (ver este problema en los ejercicios de los capítulos 2 y 3).

Un modelo simplificado del control de elevación en transformadas en Z está dado por la siguiente función de transferencia:

( )888.0883.1

085.00895.02 +−

−=

zz

zzM



El periodo de muestreo es de 25ms. Por tanto, si la señal de mando se la denota por δk y el ángulo de elevación de la aeronave por αk. El algoritmo de control está definido por la siguiente ecuación en diferencias:

211 888.0883.1085.00895.0 −−− −+−= kkkkk ααδδα

Como prueba de concepto se puede suponer una entrada en escalón unitario. La dinámica de elevación de la aeronave seguirá la siguiente trayectoria:

k δδδδk δδδδk-1 ααααk ααααk-1 ααααk-2 0 1 0 0.0895 0 0 1 1 1 0.173 0.0895 0 2 1 1 0.25 0.173 0.0895 3 1 1 0.323 0.25 0.173

Empleando Matlab, la solución quedaría como:

>> g1=tf([.0895 -.085],[1 -1.883 .888],.025)

>>step(g1)

Una vez realizado las pruebas de conceptos se pasa al modelo del dominio y al DSS:

Simulador_LTI

tiempoFinalperiodoMuestreovaloresSalida

Senyal_Entrada

elTipoEntrada

getValorInstantek()

estimula al sistema con

FDT

grado : unsigned

ModeloSistematiene definido el sistema mediante un

esta definido por



Ingeniero de Control : <Actor Name>

: Sistema

introducirModelo()

especificarExcitacion()

Se le pasará los coeficientes de la FDT del sistema

Se le dirá cuál es el tipo de señal, el tiempo final y el intervalo...

mostrarSalida()

La aplicación dará los resultados en un gráfico del tipo y=y(t)

Aplicando los patrones de Alta Cohesión, Bajo Acoplamiento y Modularidad-Capas, la vista de gestión de la aplicación estaría formada por los siguientes paquetes:

VistaSimulador

DominioSimulador

GraficoPlot

Patrón Alta Cohesion, Bajo Acoplamiento, Capa

El diagrama de interacción y el DCD del paquete del dominio estará constituido por:



: Vista : CoordinadorSimulador

: ModeloSistema

: Senyal_Entrada

: Simulador_LTI

introducirModelo( )

create()

especificarExcitacion( )

create()

mostrarSalida( )

create()

calcularSalida( )

getSenyaSalida( )

getCoefNum( )

getCoefDen( )

getValorInstantek( )

Algoritmia para calcular la señal de salida

Patrón Fachada

Patrón Experto en Información

Patrón Creador

Polinomio

coeficientes : std::vector<double>


FDT

grado : unsigned


2

1

2

1

ModeloSistema

getCoefNum()getCoefDen()


Senyal_Entrada

elTipoEntrada

getValorInstantek()


Simulador_LTI

tiempoFinalperiodoMuestreovaloresSalida

calcularSalida()getSenyaSalida()


CoordinadorSimulador

introducirModelo()especificarExcitacion()mostrarSalida()notificarResultados()

(f rom Design Model)

Problema 2



Para el código adjuntado se pide:

a. Ingeniería inversa: Diagrama de clases.

b. Ingeniería inversa: Diagrama de secuencia.

c. Resultado de su ejecución en la consola.

d. Indicar los patrones GRASP empleados en este patrón.

e. Diseñar e implementar el servicio rotar( ), tal que

( ) ( )

( ) ( )2 1

2 1

cos sin

sin cos

x x

y y

θ θ

θ θ

− =

Empléese sobre el punto p2.

a) Diagrama de clases de la ingeniería inversa

#include <iostream> #include <string>

#include <cmath> using namespace std;

class Punto {

public: double x, y;

Punto(double xi, double yi) : x(xi), y(yi) {} Punto(const Punto& p) : x(p.x), y(p.y) {}

Punto& operator=(const Punto& rhs) { x = rhs.x;

y = rhs.y; return *this;

} friend ostream&

operator<<(ostream& os, const Punto& p) { return os << "x=" << p.x << " y=" << p.y;

} };

class Vector {

public: double magnitud, direccion;

Vector(double m, double d) : magnitud(m), direccion(d) {}

};

class Espacio { public:

static Punto trasladar(Punto p, Vector v) { p.x += (v.magnitud * cos(v.direccion));

p.y += (v.magnitud * sin(v.direccion)); return p;

} };

int main() {

Punto p1(1, 2); Punto p2 = Espacio::trasladar(p1, Vector(3, 3.1416/3));

cout << "p1: " << p1 << " p2: " << p2 << endl;

return 0; }



Puntoxy

Punto(xi : double, yi : double)Punto(p : const Punto&)operator=(rhs : const Punto&) : Punto&<<friend>> operator<<(os : ostream&, p : const Punto&) : ostream&

Vectormagnituddireccion

Vector(m : double, d : double)

Espacio

<<static>> trasladar(p : Punto, v : Vector) : Punto

b) Diagrama de secuencia de la ingeniería inversa

: Espacio : main

p1 : Punto

: Vector

p2 : Punto

Punto(double, double)

Vector(double, double)

Punto(const Punto&)

trasladar(Punto, Vector)

c) p1: x=1 y=2 p2: x=2.5 y=4.6

d) Se ha aplicado Experto de Información en la clase Punto y Vector. Para evitar el acoplamiento entre ambas clases se ha aplicado el patrón Indirección y por tanto una Fabricación Pura con la clase Espacio.

e)



class Espacio { public:

static Punto trasladar(Punto p, Vector v) { p.x += (v.magnitud * cos(v.direccion));

p.y += (v.magnitud * sin(v.direccion)); return p;

} static Punto rotar(Punto p, double theta) {

Punto res(0,0); res.x = (p.x * cos(theta)) - (p.y *sin(theta));

res.y = (p.x * sin(theta)) + (p.y *cos(theta)); return res;

} };

int main() {

Punto p1(1, 2); Punto p2 = Espacio::trasladar(p1, Vector(3, 3.1416/3));

Punto p3 = Espacio::rotar(p2,3.1416/6);

cout << "p1: " << p1 << " p2: " << p2 << " p3: " << p3 <<endl;

return 0; }



Problema 3

En el cuadro se entrega el código sobre un generador de números primos. Se trata de diseñar un componente tal que el cliente le entregue el número límite de números primos, n, y el servidor retorne con un vector que contenga los n primeros números primos. En la figura se presenta el resultado del cliente. Se

pide:

1. Realizar ingeniería inversa sobre el generador de números primos. 2. Obtener el diagrama de clase de diseño, DCD, así como el diagrama de

secuencia del componente servidor. 3. Implementación del cliente en C++. 4. Implementación de las clases en C++ del componente servidor.

NumerosPrimos

elUltimoPrimo : unsignedelNumero : unsigned

NumerosPrimos()getSiguientePrimo() : unsigned

#ifndef NUMEROSPRIMOS_H

#define NUMEROSPRIMOS_H

class NumerosPrimos {

unsigned elUltimoPrimo;

unsigned elNumero;

public:

NumerosPrimos() : elUltimoPrimo(1) { elNumero = elUltimoPrimo+1;}

unsigned getSiguientePrimo()

{

do{

for(unsigned divisor = 2;elNumero % divisor != 0; divisor++) ;

if (divisor == elNumero)

elUltimoPrimo = elNumero;

else

elNumero++;

} while ( elUltimoPrimo != elNumero );

elNumero++;

return (elUltimoPrimo);

}

}; #endif



AdaptadorNumerosPrimos

AdaptadorNumerosPrimos()<<virtual>> getNumerosPrimos()AdaptadorNumerosPrimos()

NumerosPrimos

elUltimoPrimo : unsignedelNumero : unsigned

NumerosPrimos()getSiguientePrimo() : unsigned

Cliente IAdaptadorNumerosPrimos

<<abstract>> getNumerosPrimos()<<static>> metodoFabricacion()

<<interface>>

: Cliente

: IAdaptadorNumerosPrimos

: AdaptadorNumerosPrimos : NumerosPrimos

metodoFabricacion(unsigned)

getNumerosPrimos( )

AdaptadorNumerosPrimos( )

getNumerosPrimos( )

getSiguientePrimo( )



#include <iostream>

#include "AdaptadorNumerosPrimos.h"

#include <numeric>

#include <algorithm>

IAdaptadorNumerosPrimos* IAdaptadorNumerosPrimos::metodoFabricacion(unsigned limite)

{

return (new AdaptadorNumerosPrimos(limite));

}

using namespace std;

void imprimir(unsigned);

int main()

{

unsigned elLimiteNumerosPrimos;

cout<<"Cuantos numeros primos desea que aparezcan : ";

cin >> elLimiteNumerosPrimos;

IAdaptadorNumerosPrimos *pAdaptadorNumPrimos =

IAdaptadorNumerosPrimos::metodoFabricacion(elLimiteNumerosPrimos);

cout << endl <<"Tabla de Numeros Primos" <<endl;

cout << "-----------------------" <<endl;

for_each(pAdaptadorNumPrimos->getNumerosPrimos().begin(),

pAdaptadorNumPrimos->getNumerosPrimos().end(),imprimir);

delete pAdaptadorNumPrimos;

return 0;

}

void imprimir(unsigned numPrimo)

{

static unsigned indice;

cout.width(5);

cout << numPrimo;

if(++indice % 10 == 0)

cout << endl;

}

#ifndef _ADAPTADOR_NUMEROSPRIMOS

#define _ADAPTADOR_NUMEROSPRIMOS

#include <vector>

#include "NumerosPrimos.h"

class IAdaptadorNumerosPrimos

{

public: virtual std::vector<unsigned> & getNumerosPrimos() = 0;

static IAdaptadorNumerosPrimos *metodoFabricacion(unsigned);

};

class AdaptadorNumerosPrimos: public IAdaptadorNumerosPrimos

{

NumerosPrimos elGenerador;

unsigned elLimite;

std::vector<unsigned> elVectorNumerosPrimos;

friend class IAdaptadorNumerosPrimos;

AdaptadorNumerosPrimos(unsigned num): elLimite(num)

{

for (unsigned i=1;i<=elLimite;i++)

elVectorNumerosPrimos.push_back

(elGenerador.getSiguientePrimo());

}

public:

virtual std::vector<unsigned> & getNumerosPrimos()

{return elVectorNumerosPrimos;}

};

#endif



Problema 4

Para la aplicación informática de una sala de cine, se desea que un taquillero introduzca el número de localidades que desea un comprador y se le aplica el mejor descuento para el espectador. En esta primera versión se considera que las monedas pueden ser EUROS, DOLARES y LIBRAS. Por defecto, se considerará que el dinero se expresa en EUROS y el precio de butaca es de 5€. Las políticas de ventas a introducir, en esta primera iteración, son:

a) Si el día de la semana es miércoles se le aplicará un descuento del 50%.

b) En cualquier día de la semana, la compra de tres entradas será al precio de dos. Esta política se aplica para número de localidades que sea múltiplo de tres.

El arquitecto del programa ha realizado un primer borrador del diagrama de clase de diseño. Obviamente no está toda la información para la codificación.

: Vista

: VentaLocalidades

: IPrecioLocalidades

VentaLocalidades(Dinero, float)

getPrecio(int)

metodoFabricacionPrecios(Fecha&, float)

getPrecioTotal(int, Dinero)



DiaDelEspectador

DiaDelEspectador()<<virtual>> getPrecioTotal()

DosXTres

DosXTres()<<virtual>> getPrecioTotal()

TipoDinero<<typedef>>

IPrecioLocalidades

<<abstract>> getPrecioTotal()<<static>> metodoFabricacionPrecios()

<<interface>>

Fecha

isMiercoles()

Dinero

cantidad : floatelTipoMoneda : TipoDinero

Dinero()Dinero()Dinero()operator=()setCantidad()getCantidad()setTipoDinero()getTipoDinero()

Vista

VentaLocalidades

elDescuento : float

VentaLocalidades()getPrecio()

1. Implementar la clase Dinero (por defecto se considera que el tipo de moneda es el EURO).

Dinero

cantidad : floatelTipoMoneda : TipoDinero

Dinero()Dinero(valor : float, elTipo : TipoDinero)Dinero(elValor : Dinero&)operator=(elValor : Dinero&) : Dinero&setCantidad(laCantidad : float) : voidgetCantidad( : void) : floatsetTipoDinero(elTipo : TipoDinero) : voidgetTipoDinero( : void) : TipoDinero

2. Para las estrategias de los precios se ha utilizado un interfaz, de manera que las políticas de ventas se puedan variar en el futuro. Realizar su implementación.



IPrecioLocalidades

<<abstract>> getPrecioTotal(numeroLocalidades : int, elPrecioUnitario : Dinero) : Dinero<<static>> metodoFabricacionPrecios(hoy : Fecha&, descuento : float) : IPrecioLocalidades*

<<interface>>

DiaDelEspectador

elDescuento : float

DiaDelEspectador(descuento : float)<<virtual>> getPrecioTotal(numeroLocalidades : int, elPrecioUnitario : Dinero) : Dinero

DosXTres

DosXTres()<<virtual>> getPrecioTotal(numeroLocalidades : int, elPrecioUnitario : Dinero) : Dinero

3. Implementar la clase de Venta de Localidades

VentaLocalidades

elDescuento : floatelDiaSemana : FechaelPrecioUnitario : DineropPrecioLocalidades : IPrecioLocalidades *

VentaLocalidades(elPrecio : Dinero, descuento : float)getPrecio(numeroLocalidades : int) : Dinero



#ifndef _VENTA_LOCALIDADES_INC_

#define _VENTA_LOCALIDADES_INC_

#include "Fecha.h"

#include "Dinero.h"

#include "OfertasTaquillas.h"

class VentaLocalidades

{

Fecha elDiaSemana;

Dinero elPrecioUnitario;

float elDescuento;

IPrecioLocalidades *pPrecioLocalidades;

public:

VentaLocalidades(Dinero elPrecio, float descuento) :

elPrecioUnitario(elPrecio),elDescuento(descuento) {}

Dinero getPrecio(int numeroLocalidades)

{

pPrecioLocalidades =

IPrecioLocalidades::metodoFabricacionPrecios(elDiaSemana,elDescuento);

Dinero elDinero =

pPrecioLocalidades->getPrecioTotal(numeroLocalidades,elPrecioUnitario) ;

delete pPrecioLocalidades;

return(elDinero);

}

};

#endif

#ifndef _DINERO_INC_

#define _DINERO_INC_

typedef enum {EURO, DOLAR, LIBRA} TipoDinero;

class Dinero

{

TipoDinero elTipoMoneda;

float cantidad;

public:

Dinero(): elTipoMoneda(EURO), cantidad(0) {}

Dinero(float valor, TipoDinero elTipo): elTipoMoneda(elTipo),cantidad(valor) {}

Dinero(Dinero &elValor)

{

elTipoMoneda = elValor.elTipoMoneda;

cantidad = elValor.cantidad;

}

Dinero& operator= (Dinero &elValor)

{

elTipoMoneda = elValor.elTipoMoneda;

cantidad = elValor.cantidad;

return(*this);

}

void setCantidad(float laCantidad){cantidad=laCantidad;}

float getCantidad(void){return cantidad;}

void setTipoDinero(TipoDinero elTipo){elTipoMoneda=elTipo;}

TipoDinero getTipoDinero(void){return elTipoMoneda;}

};

#endif



#ifndef _OFERTAS_TAQUILLA_INC_

#define _OFERTAS_TAQUILLA_INC_

#include "Dinero.h"

#include "Fecha.h"

class IPrecioLocalidades

{

public:

virtual Dinero getPrecioTotal(int numeroLocalidades, Dinero elPrecioUnitario) = 0;

static IPrecioLocalidades *metodoFabricacionPrecios(Fecha &, float);

};

class DiaDelEspectador : public IPrecioLocalidades

{

float elDescuento;

friend class IPrecioLocalidades;

DiaDelEspectador(float descuento): elDescuento(descuento) {}

public:

virtual Dinero getPrecioTotal(int numeroLocalidades, Dinero elPrecioUnitario)

{

Dinero elValorTotal;

elValorTotal.setCantidad(elPrecioUnitario.getCantidad()*numeroLocalidades*elDescuento);

elValorTotal.setTipoDinero(elPrecioUnitario.getTipoDinero());

return (elValorTotal); }

};

class DosXTres : public IPrecioLocalidades

{

friend class IPrecioLocalidades;

DosXTres() {}

public:

virtual Dinero getPrecioTotal(int numeroLocalidades, Dinero elPrecioUnitario)

{

Dinero elValorTotal;

int multiplosDeTres = 0;

for(int i=1;i<=numeroLocalidades;i++)

if( i%3 == 0)

multiplosDeTres++;

int localidadesSueltas = numeroLocalidades - (multiplosDeTres*3);

elValorTotal.setCantidad(elPrecioUnitario.getCantidad()* (localidadesSueltas+(multiplosDeTres*2)));

elValorTotal.setTipoDinero(elPrecioUnitario.getTipoDinero());

return (elValorTotal);

}

};

#endif

#include "includes/VentaLocalidades.h"

IPrecioLocalidades * IPrecioLocalidades::metodoFabricacionPrecios

(Fecha &hoy, float descuento = 0)

{

if ((hoy.isMiercoles() == true ) && (descuento > 100/3) )

return new DiaDelEspectador(descuento);

else return new DosXTres;

}



Problema 5

Desarrollar una aplicación que convierta las magnitudes de longitud de un sistema a otro, sabiendo que:

1 milla = 1609 m 1 pulgada = 25.4 mm 1 pie = 30.48 cm

Se pide:

1. AOO: Modelo del dominio. 2. DOO: Diagrama de clases de diseño. Indicar los patrones que se están

aplicando. 3. Implementación en C++.

Longitudes(from ConversorLongitudes)

Pulgadas(from ConversorLongitudes)

es un tipo de medida dePies

(from ConversorLongitudes)

es un tipo de medida de

Metros(from ConversorLongitudes)


ConversorLongitud(from ConversorLongitudes)

Millas(from ConversorLongitudes)


Convierte de un tipo de longitud a otro

Metroscantidad : float

Metros()getMetros()getMillas()getPulgadas()getPies()

Millascantidad : float

Millas()getMetros()getMillas()getPulgadas()getPies()

Pulgadascantidad : float

Pulgadas()getMetros()getMillas()getPulgadas()getPies()

Piescantidad : float

Pies()getMetros()getMillas()getPulgadas()getPies()

ConversorLongitudmillaMetro : floatpulgadaMetro : floatpieMetro : float

ConversorLongitud()<<virtual>> ~ConversorLongitud()getMetros()getMillas()getPulgadas()getPies()factorMillaMetro()factorPulgadaMetro()factorPieMetro()

ILongitudes<<abstract>> getMetros()<<abstract>> getMillas()<<abstract>> getPulgadas()<<abstract>> getPies()<<static>> metodoFabricacion()

<<interface>>

11

11



Los patrones utilizados son: Estrategia(GoF) que incluye Variaciones Protegidas (GRASP), Método de Fabricación (GoF) y Polimorfismo (GRASP)

El código de test sería:

Mientras que el interfaz, el conversor y las subclases de longitudes serían:

void CConversorLongitudesDlg::OnCalcular() {

// TODO: Add your control notification handler code here UpdateData(TRUE);

ConversorLongitud elConversor(this->m_tipoLongitud,this->m_longitud);

this->m_Metros = elConversor.getMetros(); this->m_Millas = elConversor.getMillas();

this->m_Pulgadas = elConversor.getPulgadas(); this->m_Pies = elConversor.getPies();

UpdateData(FALSE);

}

#if !defined(AFX_LONGITUDES_H)

#define AFX_LONGITUDES_H

typedef enum {METROS,MILLAS,PULGADAS,PIES} tipoLongitudes;

class ConversorLongitud; class ILongitudes

{ public:

virtual float getMetros() = 0; virtual float getMillas() = 0;

virtual float getPulgadas() = 0; virtual float getPies() = 0;

static ILongitudes * metodoFabricacion(tipoLongitudes,float, ConversorLongitud *);

}; #endif

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- #if !defined(AFX_CONVERSORLONGUITUDES_H) #define AFX_CONVERSORLONGUITUDES_H

#include "Longitudes.h"

class ConversorLongitud

{ ILongitudes *plongitudes;

float millaMetro;

float pulgadaMetro; float pieMetro;

public:

ConversorLongitud(tipoLongitudes,float); virtual ~ConversorLongitud();

float getMetros() { return plongitudes->getMetros(); }

float getMillas() { return plongitudes->getMillas(); } float getPulgadas() { return plongitudes->getPulgadas(); }

float getPies() { return plongitudes->getPies(); }

float factorMillaMetro() {return millaMetro;} float factorPulgadaMetro() {return pulgadaMetro;}

float factorPieMetro() {return pieMetro;}

};



#if !defined(AFX_LONGUITUDES_SIS_H)

#define AFX_LONGUITUDES_SIS_H

#include "ConversorLongitud.h"

class Metros : public ILongitudes {

float cantidad; ConversorLongitud *pConversor; Metros(float valor,ConversorLongitud *pC):

cantidad(valor), pConversor(pC) {} friend class ILongitudes;

public: float getMetros() { return cantidad;}

float getMillas() {return cantidad/pConversor->factorMillaMetro();} float getPulgadas() {return cantidad/pConversor->factorPulgadaMetro();}

float getPies() {return cantidad/pConversor->factorPieMetro();} };

class Millas : public ILongitudes

{ float cantidad; ConversorLongitud *pConversor;

Millas(float valor,ConversorLongitud *pC): cantidad(valor), pConversor(pC) {}

friend class ILongitudes; public:

float getMetros() { return cantidad*pConversor->factorMillaMetro();} float getMillas() {return cantidad;}

float getPulgadas() {return cantidad*pConversor->factorMillaMetro() /pConversor->factorPulgadaMetro();}

float getPies() {return cantidad*pConversor->factorMillaMetro()

/pConversor->factorPieMetro();} };

class Pulgadas : public ILongitudes

{ float cantidad; ConversorLongitud *pConversor;

Pulgadas(float valor,ConversorLongitud *pC): cantidad(valor), pConversor(pC) {}


float getMetros() { return cantidad*pConversor->factorPulgadaMetro();} float getMillas() {return cantidad*pConversor->factorPulgadaMetro()

/pConversor->factorMillaMetro();} float getPulgadas() {return cantidad;}

float getPies() {return cantidad*pConversor->factorPulgadaMetro() /pConversor->factorPieMetro();}

};

class Pies : public ILongitudes {

float cantidad; ConversorLongitud *pConversor; Pies(float valor,ConversorLongitud *pC):

cantidad(valor), pConversor(pC) {}


float getMetros() { return cantidad*pConversor->factorPieMetro();} float getMillas() {return cantidad*pConversor->factorPieMetro()

/pConversor->factorMillaMetro();} float getPulgadas() {return cantidad*pConversor->factorPieMetro()

/pConversor->factorPulgadaMetro();} float getPies() {return cantidad;}

};

#endif



Problema 6

Cálculo de una integral sobre una función monovariable (en este caso, sólo polinómica), pudiendo elegir la estrategia de integración: a) Lineal o b) Bilineal.

a) Caso de uso b) Modelo del dominio c) DSS d) Vista de gestión e) Diagramas de interacción f) DCD g) Implementación

<Actor Name>

(f rom Actors)

definir la funcion

Calculo de Integrales

(from <Use Case Name>)

<<include>>

El cálculo de la integral requiere saber cual es la función a quien se le va aplicar el operador. Un modelo del dominio podría quedar reflejado como:

OperadorIntegral

IntervaloInferiorIntervaloSuperiordiferencial

FunciónMatemática

11 11

es el nucleo del

Polinomio(f rom DominioIntegral)

En esta aplicación habrá que definir la función y los parámetros de la integración. Se propone el siguiente DSS:



Usuario Matematico : <Actor Name>

: Sistema

definirLaFuncion()

calcularLaIntegral()

retornar_valor_integral()

En esta fase se dividirá el modelo en dos paquetes:

VistaIntegral DominioIntegral

Desgranado el DSS y aplicando los patrones se proponen los diagramas de interacción y de clases de diseño:

Vista : CoordinadorIntegrales

: IFuncionMonoVar

: ContextoIntegral

definirLaFuncion( )

calcularLaIntegral( )

Pasar valores de los intervalos, de la diferencial y de la estrate...

Parámetros de la funcion

Se le pasa la función y el tipo de estrategia en el cálculo de la integral

create()

create()

Creación con Factoría de tipo Singleton

Valores de la función



TipoEstrategia<<typedef>>

IntegradorLineal

<<virtual>> calcularIntegral()

IntegradorBilineal

<<virtual>> calcularIntegral()

TipoFuncion<<typedef>>

Polinomio

getCoeficiente()Polinomio()Polinomio()<<virtual>> calcularValor()<<virtual>> setValoresFuncion()

FactoriaServicios

<<static>> getInstancia()MetodoFabricacionFuncion()MetodoFabricacionEstrategias()

<<1>>

VistaIntegrales

definirLaFuncion()calcularLaIntegral()

CoordinadorIntegrales

CoordinadorIntegrales()definirLaFuncion()calcularLaIntegral()~CoordinadorIntegrales()

IFuncionMonoVar

<<abstract>> calcularValor()<<abstract>> setValoresFuncion()

ContextoIntegrador

ContextoIntegrador()calcularIntegral()

<<local>>

IIntegrador

<<abstract>> calcularIntegral()<<local>>

Controlador (GRASP)

Variaciones Protegias (GRASP)

Factoria(GoF) y Singleton (GoF)

Estrategia (GoF)



// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // Ver permisos en licencia de GPL #ifndef _INTEGRADOR_INC_ #define _INTEGRADOR_INC_ #include "../Funcion/FuncionMonoVar.h" typedef enum tipoEstr{LINEAL,BILINEAL} TipoEstrategia; class IIntegrador { public: virtual double calcularIntegral(IFuncionMonoVar *, float intInf, float intSup, float diferencial) = 0; }; class IntegradorLineal: public IIntegrador { public: virtual double calcularIntegral(IFuncionMonoVar * pLaFuncion, float intInf, float intSup, float diferencial){ double resultado = 0; for(float i= intInf;i<=intSup;i+=diferencial) resultado += pLaFuncion->calcularValor(i)*diferencial; return (resultado); } }; class IntegradorBilineal: public IIntegrador { public: virtual double calcularIntegral(IFuncionMonoVar * pLaFuncion, float intInf, float intSup, float diferencial){ double resultado = 0; for(float i= intInf;i<=intSup;i+=diferencial) resultado += (pLaFuncion->calcularValor(i)+pLaFuncion->calcularValor

(i-diferencial))/2 *diferencial; return (resultado); } }; class ContextoIntegrador { IIntegrador* pEstrategia; public: ContextoIntegrador (IIntegrador* pTipodeIntegrador) : pEstrategia(pTipodeIntegrador) {} double calcularIntegral(IFuncionMonoVar* pLaFuncion, float intInf, float intSup, float diferencial) {return(pEstrategia->calcularIntegral(pLaFuncion,inInf,intSup,diferencial));} };

#endif



#ifndef _IFUNCION_MONO_INC_ #define _IFUNCION_MONO_INC_ #include <vector> #include <math.h> typedef enum tipoFun{POLINOMIO,TRIGONOMETRICA} TipoFuncion; class IFuncionMonoVar { public: virtual double calcularValor(float) = 0; virtual void setValoresFuncion( unsigned , double *) = 0; }; class Polinomio : public IFuncionMonoVar { std::vector<double> coeficientes; std::vector<double>::iterator iteratorCoeficientes; double getCoeficiente(unsigned n) {return(*(iteratorCoeficientes+n));} public: Polinomio(){} Polinomio(unsigned grado, double *pCoef){ for (unsigned i=0;i<=grado;coeficientes.push_back(*(pCoef+i)),i++); iteratorCoeficientes = coeficientes.begin(); } virtual double calcularValor(float valorInd){ double resultado = 0; for(int i=0;i<= this->coeficientes.size() ;i++) resultado += getCoeficiente(i)*pow(valorInd,i); return resultado; } virtual void setValoresFuncion( unsigned grado, double *pCoef){ for (unsigned i=0;i<=grado;coeficientes.push_back(*(pCoef+i)),i++); iteratorCoeficientes = coeficientes.begin(); }

}; #endif

#ifndef _FACTORIA_INC_ #define _FACTORIA_INC_ #include "../Funcion/FuncionMonoVar.h" #include "../Integrador/Integrador.h" class FactoriaServicios { FactoriaServicios(){}; void operator=(FactoriaServicios&); // Para desactivar FactoriaServicios(const FactoriaServicios&); // Para desactivar public: static FactoriaServicios& getInstancia(){ static FactoriaServicios unicaInstancia; return unicaInstancia; } //Factoria de funciones matematicas IFuncionMonoVar* FactoriaServicios:: MetodoFabricacionFuncion(TipoFuncion elTipoFuncion){ if (elTipoFuncion == POLINOMIO) return new Polinomio(); else return NULL; } //Factoria de estrategias IIntegrador* FactoriaServicios:: MetodoFabricacionEstrategia(TipoEstrategia elTipoEstr){ if (elTipoEstr == LINEAL) return new IntegradorLineal; else if (elTipoEstr == BILINEAL) return new IntegradorBilineal; else return NULL; } };

#endif



Problema 7

Realizar un juego de batalla los hombres contra los dragones. Los hombres lanzan cuchillos y los dragones bolas de fuego. Los dragones se mueven en el área izquierda de la pantalla y los hombres en el lado derecho. En mitad de la batalla aparecen paredes móviles que se desplazan en el centro de la pantalla. El número de luchadores puede ser variable y dinámico. Se pide:

1. Jerarquía a dos niveles de las características principales.

2. Modelo del dominio.

3. Diagrama de clases de diseño.

4. Implementación en C++ de los ficheros de cabecera de las clases.

1. Video juego de los hombres que luchan contra los dragones 1.1 Los hombres se mueven en un área restringida de la derecha. 1.2 Los dragones se mueven en un área restringida de la izquierda. 1.3 Los hombres lanzan cuchillos que se clavan en la pared o que matan

al dragón o que pasan sin hacer daño. 1.4 Los dragones lanzan bolas de fuego que no pueden atravesar las

paredes y que si tocan a un hombre lo mata. 1.5 Los dragones desaparecen de la pantalla al morir. 1.6 Los hombres desaparecen de la pantalla al morir.

// De: "Apuntes de Informática Industrial" Carlos Platero. // (R) 2005 Con licencia GPL. // Ver permisos en licencia de GPL #include "../../include/Coordinador/CoordinadorIntegrales.h" int CoordinadorIntegrales::definirLaFuncion(TipoFuncion elTipoFun,unsigned grado, double *pCoef) { FactoriaServicios &laFactoria = FactoriaServicios::getInstancia(); this->pFuncionMono = laFactoria.MetodoFabricacionFuncion (elTipoFun); if (this->pFuncionMono == NULL) return (-1); this->pFuncionMono->setValoresFuncion(grado,pCoef); return 0;

} double CoordinadorIntegrales::calcularLaIntegral(float intInf, float intSup, float diferencial, TipoEstrategia elTipoIntegral) { if (this->pFuncionMono == NULL) return (0); FactoriaServicios &laFactoria = FactoriaServicios::getInstancia(); IIntegrador *pEstrategia = laFactoria.MetodoFabricacionEstrategia(elTipoIntegral); if (pEstrategia == NULL) return (0); ContextoIntegrador elIntegrador(pEstrategia); double resultado = elIntegrador.calcularIntegral( pFuncionMono, intInf, intSup, diferencial ); delete pEstrategia; return(resultado); }



Luchador Arma

Hombre

Dragón

1..n

1..n

1..n

1..n

lucha contra

BolaFuego0..n1

0..n1

lanza

1

1

1

1

mata

Cuchillo

0..n

1

0..n

1

lanza

1

1

1

1mata

ParedMovil

1

1

1

1

detiene1

11

detiene

1

Hombre(f rom Analysis Model) Dragon

(f rom Analy sis Model)

BolasDeFuego(f rom Analy sis Model)

Cuchillo(f rom Analy sis Model)

ParedMovil(f rom Analysis Model)

FactoriaObjetos

FactoriaObjetos()getInstance()metodoFabricacionLuchadores()metodoFabricacionArmas()metodoFabricacionObstaculos()

<<1>>

ILuchador

lanzarArma()moverse()haRecibidoDisparo()pintar()

<<Interface>>IObstaculo

moverseAleatorio()pintar()

<<Interface>>IArma

moverseTrayectoria()haChocadoObjeto()pintar()

<<Interface>>

ClienteVideoJuego

#ifndef _LUCHADORES_INC_

#define _LUCHADORES_INC_

class FactoriaObjetos;

typedef enum{HOMBRE,DRAGON}

TipoLuchadores;

class ILuchador

{ public:

virtual void lanzarArma() = 0;

virtual void moverse() = 0;

virtual bool haRecibidoDisparo() = 0; virtual void pintar() = 0;

};

class Hombre : public ILuchador

{ friend class FactoriaObjetos;

Hombre();

public:

virtual void lanzarArma();

virtual void moverse(); virtual bool haRecibidoDisparo();

virtual void pintar();

};

class Dragon : public ILuchador {

friend class FactoriaObjetos;

Dragon();

public: virtual void lanzarArma();

virtual void moverse();

virtual bool haRecibidoDisparo();

virtual void pintar();

};

#endif

#ifndef _ARMAS_INC_

#define _ARMAS_INC_


typedef enum {BOLAFUEGO,CUCHILLO}

TipoArmas;

class IArmas

{ public:

virtual void moverseTrayectoria() = 0;

virtual bool haChocadoObjeto() = 0;

virtual void pintar() = 0; };

class BolaFuego : public IArmas

{

friend class FactoriaObjetos; BolaFuego();

public:

virtual void moverseTrayectoria();

virtual bool haChocadoObjeto();

virtual void pintar(); };

class Cuchillo : public IArmas

{

friend class FactoriaObjetos; Cuchillo();

public:

virtual void moverseTrayectoria();

virtual bool haChocadoObjeto(); virtual void pintar();

};

#endif



Derecho de Autor © 2007 Carlos Platero Dueñas.

Permiso para copiar, distribuir y/o modificar este documento bajo los términos de la Licencia de Documentación Libre GNU, Versión 1.1 o cualquier otra versión posterior publicada por la Free Software Foundation; sin secciones invariantes, sin texto de la Cubierta Frontal, así como el texto de la Cubierta Posterior. Una copia de la licencia es incluida en la sección titulada "Licencia de Documentación Libre GNU".

La Licencia de documentación libre GNU (GNU Free Documentation License) es una licencia con copyleft para contenidos abiertos. Todos los contenidos de estos apuntes están cubiertos por esta licencia. La version 1.1 se encuentra en http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html. La traducción (no oficial) al castellano de la versión 1.1 se encuentra en http://www.es.gnu.org/Licencias/fdles.html

Problema 8

Se tienen las siguientes clases pertenecientes a unas librerías C++, desarrolladas por los fabricantes de impresoras, y que sirven para imprimir un archivo cualquiera en una impresora de un determinado fabricante.

Por tanto, las dos clases anteriores no se pueden modificar, tocar o cambiar. Se desea hacer un programa que permita al usuario teclear el nombre de un archivo, el nombre de la impresora de destino, y que el programa utilice automáticamente la clase de la librería correspondiente. La función main de ese programa (incompleta) seria. Se pide:

1. Diagrama UML de las clases existentes . 2. Diagrama de Clases de Diseño (DCD) de la solución. 3. Explicación (breve, con notas en el anterior diagrama) de los patrones

usados. 4. Implementación C++ de la solución propuesta (no olvidar completar el

main).

#ifndef _OBSTACULOS_INC_

#define _OBSTACULOS_INC_


typedef enum {PAREDMOVIL} TipoObstaculos;

class IObstaculo

{

public: virtual void moverseAleatoriamente() = 0;

virtual void pintar() = 0;

};

class ParedMovil : public IObstaculo {

friend class FactoriaObjetos;

ParedMovil();

public: virtual void moverseAleatoriamente() = 0;

virtual void pintar() = 0;

};

#endif

#ifndef _FACTORIA_INC_

#define _FACTORIA_INC_

# include "Luchadores.h"

# include "Armas.h" # include "Obstaculos.h"

c lass FactoriaObjetos {

FactoriaObjetos(){}; // Para desactivar void operator=(FactoriaObjetos&) {};

FactoriaObjetos(const FactoriaObjetos&) {};

public:

static FactoriaObjetos& getInstance() { static FactoriaObjetos unicaInstancia;

return unica Instancia;

}

IArma* metodoFabricacionArmas (TipoArmas tipo) { if(tipo == BOLAFUEGO) return new BolaFuego;

else if(tipo == CUCHILLO) return new Cuchillo;

else return NULL;} ILuchador* metodoFabricacionLuchadores (TipoLuchador tipo)

{ if(t ipo == HOMBRE) return new Hombre;

else if(tipo == DRAGON) return new Dragon;

else return NULL;} IObstaculo * metodoFabricacionObstaculos (TipoObstaculos

tipo){

if(tipo == PAREDMOVIL) re turn new ParedMovil;

else return NULL;}

};



class EpsonPrinterDriver { public: bool Print(char filename[]); }; class HPControladorImpresora { public: //este metodo devuelve 1 en caso de exito y -1 en caso de error int ImprimeFichero(char* nombre_fichero); }; int main() { char fichero[255],nombre_impresora[255]; cout<<"Introduzca en nombre de fichero: "; cin>>fichero; cout<<"Introduzca nombre impresora: HP o EPSON: "; cin>>nombre_impresora; Impresora* impresora=NULL; //AQUÍ COMPLETAR CODIGO DE CREACION DE LA IMPRESORA ADECUADA // en funcion de "nombre_impresora" if(impresora==NULL) { cout<<"Impresora no existe"<<endl; return -1; } if(impresora->Imprime(fichero)) cout<<"Impresion correcta"<<endl; else cout<<"Impresion fallida"<<endl; return 1; }



Derecho de Autor © 2009 Carlos Platero Dueñas.

Permiso para copiar, distribuir y/o modificar este documento bajo los términos de la Licencia de Documentación Libre GNU, Versión 1.1 o cualquier otra versión posterior publicada por la Free Software Foundation; sin secciones invariantes, sin texto de la Cubierta Frontal, así como el texto de la Cubierta Posterior. Una copia de la licencia es incluida en la sección titulada "Licencia de Documentación Libre GNU".

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