diseño de patrones
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CLASE 9: DISEÑO CON PATRONES
Universidad Simón Bolívar. Ing. de Software. Prof. Ivette C. Martínez
Diseño de Objetos
Identificar requerimientos, crear un modelo del dominio, agregar métodos a las clases de software, definir mensajes para cumplir los requerimientos…
Simple?!? Qué métodos pertenecen a cada clase? Como asignamos responsabilidades a las clases
La herramienta crítica de diseño de software es una mente bien educada en los principios de diseño y en patrones de diseño
Diseño de Objetos: entradas
PDV entradas al proyecto: Texto del Caso de Uso Procesar Venta
Definir el comportamiento Diagrama de Secuencia del Sistema
Identificar los mensajes del sistema Los contratos de las operaciones
Establecer los eventos a diseñar y detallar las post-condiciones a satisfacer
Diseño de Objetos: entradas
PDV entradas al proyecto: Especificaciones adicionales
Define objetivos no-funcionales
Glosario Formato de los datos, datos relacionados con la interfaz de
usuario y la base de datos. Modelo del Dominio
Esquema inicial de los objetos de software en la capa del dominio de la arquitectura del software
Diseño Dirigido por Responsabilidades
Una responsabilidad es un contrato u obligación de una clase. Qué debe “conocer” una clase? [responsabilidad de
conocimiento] Datos encapsulados privados Objetos relacionados Cosas que puede derivar o calcular
Qué debe “hacer” una clase? [responsabilidad de acción] Realizar una acción (crear un objeto, realizar un cálculo) Iniciar una acción en otros objetos Controlar/coordinar acciones en otros objetos
Las responsabilidades se le asignan a los objetos durante el diseño de objetos
Ejemplos de Responsabilidades
“Una venta es responsable de crear una VentaLineaDeProducto” (hacer)
“Una venta es responsable de conoces su total” (conocer) Las responsabilidades de conocimiento están relacionadas con
los atributos y las asociaciones en el modelo del dominio. Las responsabilidades de acción pueden ser expresadas en
diferentes granularidades. Las responsabilidades de acción son implementadas mediante
métodos.
Modelo del Dominio y Responsabilidades
El modelo del Dominio ilustra los atributos y las asociaciones => inspira las responsabilidades de “conocimiento”
Los métodos cumplen las responsabilidades Solo (dentro del objeto mismo) Mediante la colaboración con otros objetos y métodos
Patrones de Aprendizaje
Las soluciones exitosas en muchas áreas del esfuerzo humano tienen sus raices en patrones.
Un objetivo importante de la educación es transmitir patrones de aprendizaje de generación en generación.
Ejemplos: Patrones usados para aprender ajedrez Aprende a desarrollar buen software es parecido
a aprender a jugar bien ajedrez.
Qué es un patrón ?
• Cada Patrón describe un problema que ocurre una y otra vez en nuestro ambiente, y luego describe el núcleo de la solución a ese problema, de forma tal que esa solución puede ser usada un millón de veces, sin hacerlo de la misma manera dos veces.
C. Alexander, “The Timeless Way of Building”, 1979
Visión de patrones de Alexander
Regla de tres partes que expresa una relación entre cierto contexto, un problema y una solución.
Elemento del mundo – una relación entre un contexto un sistema de fuerzas que ocurren repetidamente
en el contexto una configuración espacial que permite que las
fuerzas se resuelvan ellas mismas
Visión de patrones de Alexander
Elemento de lenguaje ��� – una instrucción Describe como la configuración espacial puede se
usada repetitivamente. para resolver el sistema de fuerzas dado en cualquier lugar en que el contexto la hace
relevante La dualidad “objeto – proceso”
Un objeto que ocurre en el mundo Un proceso (regla) que genera ese objeto
Por qué usar patrones ?
“Los patrones te ayudan a aprender de los éxitos de otros en lugar de aprender de tus errores”
Mark Johnson (citado por B. Eckel)
Por qué usar patrones ?
Una capa de abstracción adicional Separar las cosas que cambian de las cosas que
permanecen iguales Extraer los factores comunes entre una familia de
problemas similares Una forma inteligente y profunda de resolver
una clase particular de problemas Soluciones más generales y flexibles
Patrones de diseño
Los patrones de diseño representan soluciones a problemas que surgen cuando se desarrolla software en un contexto particular. Patrones = par Problema/Solución dentro de
un Contexto
Patrones de Diseño
Capturan la estructura estática y dinámica, y la colaboración entre los participantes claves del diseño del software participante clave – abstracción principal que ocurre
en un problema de diseño Útil para articular el cómo y el por qué resolver las
fuerzas no funcionales.
Facilita la reutilización de arquitecturas y diseños de software exitoso
Ejemplo: Vistas de datos, problema de consistencia
El patrón Observer
Propósito Definir una dependencia de uno-a-muchos entre objetos
de manera que cuando un objeto cambia de estado, todas sus dependencias son notificadas y actualizadas automáticamente.
Fuerzas Puede haber muchos observadores Cada observador puede reaccionar de forma diferente
a la misma notificación La fuente de datos (sujeto) debe estar tan desacoplada
como sea posible del observador.
Estructura del patrón Observer
Colaboración en el patrón Observer
Qué lo hace un patrón?
Un patrón debe: Resolver un problema, i.e., debe ser útil Tener un contexto, i.e., describir cuando la solución puede
ser utilizada Reutilizarse, i.e., debe ser relevante en otras situaciones Enseñar, i.e, debe proporcionar suficiente información
para la elaboración de la solución Tener un nombre, para referirse a él de forma
consistente.
Formato GoF de un Patrón de Diseño
Nombre del patrón y clasificación Propósito qué hace el patrón También conocido como
otros nombres del patrón (opcional) Motivación el problema de diseño Aplicabilidad situaciones donde el patrón puede
ser aplicado
Formato GoF de un Patrón de Diseño
Estructura Una representación gráfica de las clases dentro del patrón
Participantes Las clases y objetos participantes y sus responsabilidades
Colaboraciones De los participantes para llevar a cabo sus responsabilidades
Consecuencias trade-offs, preocupaciones, …
Formato GoF de un Patrón de Diseño
Implementación Hints, Técnicas
Código de Ejemplo Fragmento de código que muestra una implementación posible
Usos conocidos Patrones que se encuentran en sistemas reales
Patrones relacionados Patrones estrechamente relacionados
Diseño con patrones
Patrones de diseño GRASP Patrones de diseño GoF Enterprise patterns
Diseño con patrones
Patrones de diseño GRASP General Responsability Assignment Software
Patterns. Patrones de Principios Generales para Asignar
Responsabilidades “Describen los principios fundamentales de diseño
de objetos y la asignación de responsabilidades, expresados como patrones”. Craig Larman.
Constituyen la base del CÓMO se diseñará el sistema.
Se aplican en los primeros momentos del diseño
Patrones GRASP
Responsabilidades UML define una responsabilidad como “un contrato u
obligación de un clasificador”. Las responsabilidades están relacionadas con las obligaciones
de un objeto en cuanto a su comportamiento. Básicamente, estas responsabilidades son de los siguientes
dos tipos: Conocer:
Conocer los datos privados encapsulados; Conocer los objetos relacionados Conocer las cosas que puede derivar o calcular.
Hacer: Hacer algo él mismo, como crear un objeto o hacer un cálculo; Iniciar una acción en otros objetos; Controlar y coordinar actividades en otros objetos.
Patrones GRASP
Patrones de diseño GRASP Experto en información Creador Alta cohesión Bajo Acoplamiento Controlador Polimorfismo Fabricación Pura Indirección Variaciones Protegidas
Patrones GRASP
Experto en información Problema:
¿ Cuál es el principio general para asignar responsabilidades a los objetos ?
Solución : Asignar una responsabilidad al experto en información – la clase que tiene la información necesaria para realizar la responsabilidad. Un Experto es una clase que tiene toda la información necesaria para implementar una responsabilidad.
Ventajas: Encapsulamiento de la información; Distribución del comportamiento del manejo de la
información
Patrones GRASP
Experto en información
Patrones GRASP
Creador Problema:
¿Quién debería ser el responsable de la creación de una nueva instancia de alguna clase?
Solución: B es un Creador de A si se asigna a la clase B la responsabilidad de crear una instancia de la clase A y si se cumple uno o más de los casos siguientes: B agrega objetos de A; B contiene objetos de A; B registra instancias de objetos de A; B utiliza más estrechamente objetos de A; B tiene los datos de inicialización que se pasarán a un objeto de A
cuando sea creado( por lo tanto, B es un Experto con respecto a la creación de A)
Patrones GRASP
Creador El patrón Creador guía la asignación de responsabilidades
relacionadas con la creación de objetos (una tarea muy común). La intención básica del patrón es encontrar un creador que necesite conectarse al objeto creado en alguna situación.
Ventajas: Bajo acoplamiento logrando mayor mantenibilidad y
reutilización. Desventajas:
Puede ser muy compleja la operación de creación de instancia. Se puede aplicar el patrón de diseño Factory.
Patrones GRASP
Creador
Patrones GRASP
Bajo Acoplamiento Problema:
¿Cómo soportar bajas dependencias, bajo impacto del cambio e incremento de 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, tiene conocimiento de, confía en, otros elementos.
Un elemento con bajo (o débil) acoplamiento no depende demasiado de otros elementos.
Patrones GRASP
Bajo Acoplamiento El patrón Bajo Acoplamiento es un principio a tener
en mente en todas las decisiones de diseño. Es un principio evaluativo que aplica un diseñador mientras evalúa todas las decisiones de diseño.
El Bajo Acoplamiento soporta clases más independientes
Ventajas: No afectan los cambios en otros componentes; Fácil de entender de manera aislada; Conveniente para reutilizar
Patrones GRASP
Bajo Acoplamiento ¿Qué diseño, basado en la asignación de
responsabilidades, soporta Bajo Acoplamiento?
Patrones GRASP
Bajo Acoplamiento ¿Qué diseño, basado en la asignación de
responsabilidades, soporta Bajo Acoplamiento? Desde el punto de vista puramente del acoplamiento, es
preferible el segundo diseño porque mantiene el acoplamiento global más bajo.
Este es un ejemplo en el que dos patrones- Bajo Acoplamiento y Creador – podrían sugerir soluciones diferentes.
Patrones GRASP
Alta cohesion Problema:
¿Cómo mantener la complejidad manejable? Solución:
Asignar una responsabilidad de manera que la cohesión permanezca alta.
En cuanto al diseño de objetos, la cohesión (cohesión funcional) es una medida de la fuerza con la que se relacionan y del grado de focalización de las responsabilidades de un elemento.
Patrones GRASP
Alta cohesion
Una clase con baja cohesión hace muchas cosas no relacionadas, o hace demasiado trabajo: Clases difíciles de entender; Difíciles de reutilizar; Difíciles de mantener; Delicadas, constantemente afectadas por los
cambios.
Patrones GRASP
Alta cohesion Como regla empírica, una clase con alta cohesión
tiene: Un número relativamente pequeño de métodos, con
funcionalidad altamente relacionada, No realiza mucho trabajo. Colabora con otros objetos para compartir el esfuerzo si
la tarea es extensa.
No es conveniente recargar el trabajo o incluir funcionalidad en la clase que responde a los eventos del sistema.
Patrones GRASP
Alta cohesion Ventajas:
Incrementa la claridad y facilita la comprensión del diseño;
Simplifica el mantenimiento y las mejoras; Soporta a menudo bajo acoplamiento Incrementa la reutilización
Patrones GRASP
Controlador Problema:
¿Quién debe ser el responsable de gestionar un evento de entrada del sistema?
Solución: Asignar la responsabilidad de recibir o manejar un mensaje de evento del sistema a una clase que representa una de las siguientes operaciones: Representa el sistema global, dispositivo o subsistema (Controlador
de Fachada); Representa un escenario de caso de uso en el que tiene lugar el
evento del sistema (controlador de Sesión de Caso de Uso). Utilizar la misma clase controlador para todos los eventos del sistema
en el mismo escenario de caso de uso; Una sesión es una instancia de una conversación con un actor
Patrones GRASP
Controlador Las clases “ventana”, “applet”, “vista”, etc., no están en la
lista debido a que tales clases no deben abordar las tareas asociadas con los eventos del sistema, sino que, reciben estos eventos y los delegan a un controlador.
Evento del sistema de entrada Es un evento generado por un actor externo. Se asocian con
operaciones del sistema – operaciones del sistema como respuesta a los eventos del sistema -, tal como se relacionan los mensajes y los métodos.
Un Controlador Es un objeto que no pertenece a la interfaz de usuario, responsable
de recibir o manejar un evento del sistema. Un Controlador define los métodos para las operaciones del sistema.
Patrones GRASP
Patrones GRASP
Controlador Normalmente un controlador delega en otros
objetos el trabajo que se necesita hacer; coordina o controla la actividad. No realiza mucho trabajo por sí mismo.
Tipos de controladores: Controlador de Fachada:
Representa al sistema global, dispositivo o subsistema.
Controlador de casos de uso: Construcción artificial para dar soporte al sistema.
Se utilizan cuando los Controladores de Fachada conduce a diseños con baja cohesión o alto acoplamiento.
Patrones GRASP
Controlador Ventajas:
Aumenta el potencial para reutilizar las interfaces; Razonamiento sobre el estado (secuencia de pasos) de los
casos de uso.
Patrones GRASP
Controlador