tema 3: patrones de asignación de responsabilidades (grasp)

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Departamento deDepartamento deLenguajes y Sistemas InformáticosLenguajes y Sistemas Informáticos

escuela técnica superiorde ingeniería informática

Ingeniería del Software II

Tema 3: Patrones de Asignación de

Responsabilidades (GRASP)

Índice

♦ Introducción♦ Experto en Información♦ Creador♦ Alta Cohesión♦ Bajo Acoplamiento♦ Fabricación Pura♦ Indirección♦ Variaciones Protegidas

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Índice

♦ Introducción♦ Experto en Información♦ Creador♦ Alta Cohesion♦ Bajo Acoplamiento♦ Fabricación Pura♦ Indirección♦ Variaciones Protegidas

Introducción

♦ Principio (RAE)

♦ Cada una de las primeras proposiciones o verdades fundamentales por donde se empiezan a estudiar las ciencias o las artes

♦ Cualquier disciplina con cierto grado de madurez cuenta con un conjunto de principios

♦ (E ) Indique todos los principios relacionados con el DOO que conozca

♦ (E ) Explique claramente los principios identificados.

♦ ¿Es posible comunicar los principios de manera sistemática?

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Introducción

♦ Durante mucho tiempo estos principios se han transmitido independientemente

♦ ¿Es posible transmitirlos de una manera homogénea, compacta que permita su aplicación sistemática?

♦ Según C. Larman Sí. El ha propuesto un conjunto de principios a los que ha denominado GRASP (General Responsability Assignment Software Pattern)

♦ El diseño de aplicaciones software es una de las actividades en las que aún predomina el arte sobre el método.

Introducción

♦ GRASP (pillar, comprender,…) Larman la eligió para sugerir la importancia de comprender estos principios como paso clave para diseñar con éxito

♦ GRASP: describen los principios fundamentales del DOO y la asignación de responsabilidades expresados como patrones

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Introducción

♦ Descripción de un GRASP♦ Solución

♦ Problema

♦ Ejemplo

♦ Discusión

♦ Contraindicaciones

♦ Beneficios

♦ Patrones relacionados

♦ También conocido como

Índice


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Experto en Información

Modelo del dominio que usaremos en los ejemplos


1) Problema: ¿un principio general del DOO para la asignación de responsabilidades a las clases?♦ Una buena asignación facilita el mantenimiento, la eficiencia, la

comprensión, …

2) Solución: Asigne una responsabilidad al experto en información (la clase que tiene la información necesaria para llevar a cabo la responsabilidad)

3) Ejemplo: 1) ¿quién debe ser el

responsable de conocer el total de una venta?

Sale

time

SalesLineItem

quantity

ProductDescription

descriptionpriceitemID

Described-by*

Contains

1..*

1

1

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♦ La aplicación de este o cualquier otro GRASP permite refinar el diseño

Sale

time...

getTotal()

:Salet = getTotal

New method

Sale

time...

getTotal()

SalesLineItem

quantity

getSubtotal()New method

1 *: st = getSubtotal: Salet = getTotal lineItems[ i ] : SalesLineItem

this notation will imply we are iterating over all elements of a collection


♦ ¿Qué otro diseño se podría haber propuesto?

Sale

time...

getTotal()

SalesLineItem

quantity

getSubtotal()

ProductDescription

descriptionpriceitemID

getPrice()New method

:ProductDescription

1.1: p := getPrice()

1 *: st = getSubtotal: Salet = getTotal lineItems[ i ] :SalesLineItem

♦ En este caso se ha aplicado en tres ocasiones

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4) Discusión:

♦ Expertos de información parcial

♦ Suele conducir a diseños donde los objetos se hacen responsables de las mismas operaciones de los objetos inanimados a los que representan

♦ Analogía en el mundo real. Normalmente se otorgan responsabilidades a los individuos que pueden disponer de toda la información necesaria para llevar a cabo una tarea♦ ¿quién debería ser el responsable de realizar el

informe de cuentas de una empresa?


5) Contraindicaciones♦ En ocasiones su aplicación puede aumentar

el acoplamiento y reducir la cohesión♦ ¿quién debería de almacenar una Venta en la

BBDD?– Siguiendo el EI se decidiría por la misma clase Venta. Esto podría

llevar a una situación en que cada clase tenga la responsabilidad de acceder a la BBDD (vía JDBC p.e.)» La clase no está centrada únicamente en la lógica» Todas las clases estarían acopladas con las diferentes

clases de acceso a BBDD» Probablemente se duplicaría mucho código

♦ ¿quién debería ser el responsable de autenticar?

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6) Beneficios♦ Se mantiene el encapsulamiento de la

información � menor acoplamiento♦ ¿Qué pasaría si la clase Venta averiguara el total

preguntando directamente a todos los Productos involucrados?

♦ Se distribuye el comportamiento entre las clases que contienen la información requerida � clases más ligeras � mayor cohesión

7) Patrones relacionados♦ Bajo acoplamiento y alta cohesión

8) También conocido como♦ Colocar las responsabilidades con los datos♦ Eso que conoces, hazlo♦ Hacerlo yo mismo♦ Colocar los servicios con los atributos que trabaja

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Creador

1) Problema: ¿Quién debe ser el responsable de la creación de una nueva instancia de una clase?

2) Solución: Asigne a la clase B la responsabilidad de crear una instancia de la clase A si se da alguna de las siguientes circunstancias:

1) B agrega (compartidamente o no) a A

2) B tiene los datos de inicialización de A

3) B registra a A

4) B utiliza ‘estrechamente’ a A

3) Ejemplo♦ ¿Quién debería ser responsable de la creación de una

instancia de LineaDeVenta?♦ Según este patrón, debería ser Venta

Creador

♦ ¿Qué otro diseño se podría haber propuesto?

♦ Esto nos llevaría a una situación del tipo

: Register : Sale

makeLineItem(quantity): SalesLineItemcreate(quantity)

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Creador

4) Discusión:

♦ La intención básica es encontrar un creador que necesite dialogar con el objeto creado en algún momento

♦ Se puede ver como un caso particular del Experto (cuando B tiene los datos de inicialización de A). ♦ No es tan evidente, con frecuencia hay un objeto

principal que construye las partes y se las pasa al contenedor

Creador

5) Contraindicaciones♦ En ocasiones la creación posee una complejidad

significativa resultando más conveniente delegar esta responsabilidad en una clase diseñada a tal efecto

6) Beneficios♦ Favorece el bajo acoplamiento

♦ ¿Qué pasaría si la clase Registro creara las LíneasDeVenta? (“No hables con extraños”)

7) Patrones relacionados♦ Bajo acoplamiento y alta cohesión♦ Fábricas

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♦ Introducción♦ Experto en Información♦ Creador♦ Bajo Acoplamiento♦ Alta Cohesion♦ Fabricación Pura♦ Indirección♦ Variaciones Protegidas

Bajo Acoplamiento (evaluativo)

Acoplamiento. Es una medida de la fuerza con que un elemento está conectado a, tiene conocimiento de, confía en, otros elementos

Un elemento fuertemente acoplado♦ Se resiente de los cambios en los elementos relacionados♦ Son difíciles de entender de manera aislada♦ Difíciles de reutilizar (requiere las clases ‘acopladas’)

1) Problema: ¿Cómo evitar estos inconvenientes?2) Solución: Asigne responsabilidades de manera que el

acoplamiento permanezca bajo♦ ¿Es una solución?♦ Principio evaluativo: lo aplica un diseñador cada vez que tiene

que evaluar una decisión de diseño

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Bajo Acoplamiento

3) Ejemplo: ¿Qué clase debería ser responsable de crear una instancia

de Payment y asociarla con una instancia de Sale?

Bajo Acoplamiento

♦ Puesto que Register registra el pago (Payment) en el dominio del mundo real, el GRASP Creador sugiere ...

♦ Register está acoplado con Payment y con Sale. Sale también está acoplado con Payment.

♦ ¿Cómo podríamos reducir el acoplamiento?

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Bajo Acoplamiento

4) Discusión: ♦ En la práctica, el nivel de acoplamiento no puede

evaluarse si tener en cuenta otros GRASP como la cohesión o el experto

♦ Una subclase está fuertemente acoplada a su superclase. Esta decisión deber ser estudiada cuidadosamente

♦ ¿Qué inconvenientes encuentra en hacer que todas las clases que requieren persistencia deriven de una superclase PersistentObject?♦ ¿Se resiente de los cambios en los elementos relacionados?

♦ ¿Es difícil de entender de manera aislada?

♦ ¿requiere de las clases acopladas para poder ser reutilizada?

Bajo Acoplamiento

4) Discusión: ♦ No existe medida que indique si el acoplamiento es

demasiado alto � lo que debe tener en cuenta el diseñador es el impacto que provoca una decisión en el grado de acoplamiento

♦ ¿Qué ocurriría si intentáramos reducir el máximo el acoplamiento?♦ … Antipatrón BLOB

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Bajo Acoplamiento

5) Contraindicaciones♦ Escoger las batallas

♦ El alto acoplamiento no es inherentemente malo, lo es sólo con elementos “inestables” (en su contrato sintáctico, semántico, ... O su simple presencia)– Una aplicación J2EE puede acoplarse con seguridad con

la biblioteca java.util.*

♦ No se debe invertir esfuerzos en reducir el acoplamiento cuando no hay motivos reales para hacerlo (Generalizitis)– Si se preveen diferentes métodos de pago puede merecer

la pena desacoplar Register de Payment y utilizar el PD Strategy para los diferentes pagos

Bajo Acoplamiento

6) Beneficios♦ Se amortigua el impacto de los cambios

en los elementos inestables♦ Se facilita el entendimiento♦ Facilita la reutilización

7) Antecedentes♦ Acoplamiento y cohesión son principios

realmente fundamentales que fueron propuestos por Larry Constantine a finales de los 60 (40 años…)

8) Patrones relacionados♦ Alta Cohesión

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Alta Cohesión (evaluativo)

Cohesión (funcional). Es una medida de la fuerza con la que se relacionan y del grado de focalización de las responsabilidades de un elemento.

Un elemento con baja cohesión tiene muchas responsabilidades:

♦ Difíciles de entender, reutilizar y mantener♦ Delicadas, frágiles (muchas probabilidades de verse

afectada en los cambios)

1) Problema: ¿Cómo mantener manejable la complejidad?

2) Solución: Asigne responsabilidades de manera que la cohesión permanezca alta♦ ¿Es una solución?♦ También es un principio evaluativo

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Alta Cohesión

3) Ejemplo: ¿Qué clase debería ser responsable de crear una instancia

de Payment y asociarla con una instancia de Sale?

Alta Cohesión

♦ Puesto que Register registra el pago (CashPayment) en el dominio del mundo real, el GRASP Creador sugiere ...

: Register : Sale

addPayment( p )

p : Paymentcreate()makePayment()

♦ ¿Qué pasaría si Register siguiera haciéndose responsable de las operaciones de sistema?

♦ Iría perdiendo cohesión progresivamente

♦ ¿Cómo se podría conseguir una mejor cohesión?

: Register : Sale

makePayment() : Paymentcreate()

makePayment()

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Alta Cohesión

4) Discusión: ♦ No es fácil cuantificar el grado de cohesión de un elemento. Para

G. Booch, un elemento es altamente cohesivo si: ♦ todos sus elementos trabajan juntos para proporcionar algún

comportamiento bien delimitado♦ Escenarios que ilustran diferentes grados de cohesión funcional

♦ Muy baja cohesión. Una clase responsable de muchas cosas en áreas funcionales diferentes (Clase InterfazBDR-RPC)

♦ Baja cohesión. Una clase responsable de una tarea compleja de un área funcional (Clase InterfazBDR). (No es el caso de la fachada JDBC)

♦ Alta cohesión. Una clase con responsabilidad “moderada” en un área funcional que colabora con otras para llevar a cabo las tareas (La fachada de JDBC)

♦ Moderada cohesión. Una clase tiene responsabilidades “ligeras” y únicas en unas pocas áreas diferentes que están lógicamente relacionadas con el concepto de la clase, pero la relación entreellas no es fuerte

Alta Cohesión

4) Discusión: ♦ Una clase altamente cohesiva suele:

♦ tener un número relativamente pequeño de métodos, con funcionalidad altamente relacionada

♦ no realiza mucho trabajo

♦ Colabora con otras clases para compartir el esfuerzo

♦ Una de las posibles analogías en el mundo real

♦ Un trabajador con muchas responsabilidades (que no mucha responsabilidad) suele ser poco efectivo

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Alta Cohesión

4) Discusión:

♦ Diseño modular

♦ Cohesión y acoplamiento son principios conocidos desde hace mucho. A partir de ellos se define el principio de modularidad♦ Un diseño es modular si se descompone en un

conjunto de módulos cohesivos y débilmente acoplados

♦ Cohesión y acoplamiento: el ying y el yang de la IS♦ Una mala cohesión causa, normalmente, un mal

acoplamiento

♦ La filosofía china los considera como fuerzas opuestas pero complementarias

♦ Un buen diseño siempre logra un buen equilibrio entre cohesión y acoplamiento

Alta Cohesión

5)Contraindicaciones♦ Existen pocas situaciones que

justifiquen la aceptación de una baja cohesión (Fachadas)

6) Beneficios♦ Se incrementa claridad y comprensión♦ Se simplifica el mantenimiento♦ Favorece el bajo acoplamiento♦ Facilita la reutilización

7) Patrones relacionados♦ Bajo acoplamiento

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Índice

♦ Introducción♦ Experto en Información♦ Creador♦ Bajo Acoplamiento♦ Alta Cohesión♦ Fabricación Pura♦ Indirección♦ Variaciones Protegidas

Fabricación Pura

1) Problema: ¿Cómo proceder cuando las soluciones encontradas comprometen la cohesión y el acoplamiento?

2) Solución: Asigne un conjunto cohesivo de responsabilidades a una clase artificial (no representa ningún concepto del dominio del problema)♦ Tal clase es una fabricación de la imaginación e idealmente

debería ser pura (diseñada exclusivamente para dicho fin)

3) Ejemplo♦ Este problema suele darse cuando se sigue un enfoque

seamless desde el análisis hasta la implementación

♦ Suponga que se necesita dar persistencia a la clase Sale en una BDR. Según el EI se puede justificar la asignación de dicha responsabilidad a la clase Sale. ¿Implicaciones?♦ Las nuevas responsabilidades reducirían la cohesión

♦ Aumenta el acoplamiento con elementos que no son del dominio (interfaces JDBC p.e.)

♦ Probablemente se duplique código

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Fabricación Pura

3) Ejemplo: ♦ Una solución razonable puede ser definir una clase

(PersistentStore) cuya única responsabilidad es almacenar objetos de cualquier tipo. Esta clase es una invención de la imaginación. Ahora, la clase Sale♦ Tiene mayor cohesión y mejor acoplamiento

♦ La clase PersistentStore es relativamente cohesiva

♦ La clase PersistentStore tiene mayor probabilidad de ser reutilizada

4) Discusión: ♦ Por regla general, además de las clases definidas a partir del

modelo del dominio, los diseñadores definen clases por conveniencia (se inspiran en una descomposición de comportamiento en lugar de una descomposición de la representación)

Fabricación Pura

5) Contraindicaciones♦ El uso desmedido de fabricaciones puras puede

derivar en clases “función” o “algoritmo” (sólo tienen un método). ♦ Un indicio de esta situación es cuando la mayoría

de objetos tienen pasar casi toda su información a otros objetos para poder realizar las responsabilidades

6) Beneficios♦ Las fabricaciones puras suelen ser muy

cohesivas y reutilizables7) Patrones relacionados

♦ Alta Cohesión y Bajo Acoplamiento♦ Suelen asumir las responsabilidades en base al EI♦ Muchos patrones GoF usan fabricaciones puras:

adaptador, estrategia, comando, …

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Indirección

1) Problema: ¿Dónde asignar responsabilidades para evitar/reducir el acoplamiento directo entre elementos y mejorar la reutilización?

2) Solución: Asigne la responsabilidad a un objeto que medie entre los elementos. Ahora el acoplamiento es indirecto

3) Ejemplo♦ En el ejemplo de la “Fabricación Pura”, la clase PersistenObject

desacopla Sale de las clases que gestionan la BBDD

♦ Adaptación del cálculo de impuestos (Sale es ahora más reutilizable)

: Sale :TaxMasterAdapter

taxes = getTaxes( s )

t = getTotal

the adapter acts as a level of indirection to external systems

TCP socket communication

xxx...

«actor»:TaxMasterSystem. . .

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Indirección

4) Discusión: ♦ “La mayoría de los problemas en diseño se resuelven mediante

indirección”

♦ La mayoría de los problemas en ejecución se pueden resolver eliminando alguna indirección

5) Beneficios♦ Disminuye el acoplamiento

6) Patrones relacionados♦ Variaciones protegidas

♦ Bajo Acoplamiento

♦ Muchos patrones GoF usan indirección: adaptador, fachada, puente, observador, mediador

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Variaciones Protegidas

♦ Un punto de variación representa a una variación contemplada en la especificación de requisitos o documento de entrada del diseño. Por ejemplo:♦ “el formato de compresión podrá ser PCX, GIF, BMP,

TIFF y JPEG”

♦ Un punto de evolución es un punto de variación sobre cuya existencia se conjetura (especula). Por ejemplo, a partir del requisito anterior, el diseñador puede especular sobre la evolución del sistema y tomar la decisión de protegerse sobre la variación del formato de compresión para dar cabida en el futuro a nuevos formatos (p.e a HSI-JPEG). El diseñador experto suele se reconoce, entre otros rasgos, por su acierto a la hora de definir estos puntos.


1) Problema: Cómo diseñar un elemento de modo que sus variaciones o inestabilidades afecte lo menos posible en otros elementos

2) Solución: Identifique los puntos de variaciones previstas o de inestabilidad y asigne responsabilidades para crear una interfaz estable alrededor de ellos

3) Ejemplo: El mecanismo de autenticación o la política de fallos en la aplicación desarrollada en el laboratorio son puntos de variación ♦ ¿Cómo se han resuelto estos puntos de variación?

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Variaciones protegidas

4) Discusión: ♦ Este patrón fue propuesto en 1996 por A. Cockburn, aunque

lleva más de 30 años bajo otros nombres

♦ Mecanismos motivados por VP♦ Básicos: encapsulación, interfaces, polimorfismo, indirección, …

♦ Diseños dirigidos por datos: (amplia familia de técnicas) Ficheros de configuración, hojas de estilo, ficheros de propiedades, … Protegen de la variación de los parámetros involucrados– Búsqueda de servicios: JNDI, TraderService, UDDI

– A partir de ficheros de configuración

♦ Ocultación de la estructura. Proteger de los cambios en la estructura aplicando la regla “No hables con extraños” (Ley de Demeter)– Los objetos directos son “conocidos”, los indirectos son “extraños”

Dinero cantidad= venta.getPago().getCantidadEntregada():

Dinero cantidad= venta.getCantidadEntregadaEnPago();

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4) Discusión: ♦ Principio de sustitución de Liskov

♦ Formaliza el principio de protección contra las variaciones en implementaciones diferentes de una interfaz, o una subclase que extiende a una superclase– El fragmento de código que hace referencia a un tipo T debería trabajar correctamente con

cualquier implementación o subclase de T que lo sustituya


public class LiskovTest{

public void run(){

Rectangle r= new Rectangle();test(r);Square s= new Square();test(s);

}void test(Rectangle r){

r.setHeight(5);r.setWidth(4);if (r.getHeight()*r.getWidth()==20)

System.out.println(“Test was ok”);else

System.out.println(“Test wasn’t ok”);}

}

public class Rectangle{

protected float height, width;public void setHeight (float h) {

height= h;}public void setWidth (float w){

width= w;}public float getHeight(){

return height;}public float getWidth(){

return width;}

}public class Square extends Rectangle{……}

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public class Square extends Rectangle{

public void setHeight (float h){

super.setHeight(h);super.setWidth(h);

}public void setWidth (float w){

super.setHeight(w);super.setWidth(w);

}}

La semántica intuitiva no coincide con

la real


5) Contraindicaciones♦ El coste de diseñar la protección de un punto de variación o de

evolución es superior que rehacer un diseño simple♦ inexpertos � diseños frágiles

♦ intermedios � diseños excesivamente flexibles

♦ Expertos � diseño simple y frágil en el que existe un equilibrio entre el coste de cambio y su probabilidad

6) Beneficios♦ Facilita la adición de las extensiones asociadas a las

variaciones

♦ Se reduce el impacto y coste de los cambios (se reduce el acoplamiento)

7) Patrones relacionados♦ La mayoría de los principios y patrones de diseño son mecanismos VP

♦ Puntos de variación y evolución también se conocen como puntos calientes

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8) También conocido como♦ Principio de ocultación de la información

♦ “On the criteria to be used in decomposing systems into modules” (Parnas, 1972)– … proponemos en lugar de eso que uno comience con una lista de decisiones de

diseño difíciles o con altas probabilidades de cambio. Cada módulo se diseña entonces para ocultar dichas decisiones a otros …

♦ Principio abierto-cerrado (Meyer, 1988)

♦ Los módulos deberían ser tanto abiertos como cerrados. Abiertos para ser extendidos y cerrados para ser usados– ¿Se preserva este principio con el PD Estrategia?

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