Depto de Cs e Ing. de la Computación Universidad Nacional del Sur

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1 Click to add title Mejorando los tiempos de desarrollo Frameworks Diego C. Martínez - DCIC-UNS 2 Patrones de Diseño, según GoF Los patrones de diseño son básicamente descripciones de objetos que se comunican y clases que son personalizadas para resolver un problema de diseño general en un contexto particular [GoF] Gang Of Four Erich Gamma Ralph Johnson John Vlissides Richard Helm Los patrones se describen gráficamente, lo que facilita su comprensión, pero no es suficiente. Algunos aspectos no pueden ser aclarados o especificados por medio de diagramas. Diego C. Martínez - DCIC-UNS 4

2 Ejemplo - Patrón Composite Algunas aplicaciones necesitan manipular a la vez objetos y agrupaciones de objetos de manera indistinta. Por ejemplo, una aplicación gráfica necesita manipular líneas, círculos y rectángulos tanto como figuras compuestas por estos elementos, o por otras figuras compuestas. La aplicación necesita distinguir estos objetos, lo cual complica un poco el escenario general. La clave en este caso es abstraerse de los dos elementos, y trabajar con una clase abstracta que represente tanto los objetos primitivos como los objetos compuestos. Diego C. Martínez - DCIC-UNS 5 Frameworks Un framework es en cambio un producto concreto. Existen varias definiciones del concepto de framework... Básicamente un framework orientado a objetos es un diseño e implementación parcial para una aplicación en un dominio específico. En cierto sentido es una aplicación incompleta..... y lo faltante puede completarse de diversas formas, de modo tal de obtener diferentes aplicaciones específicas. Los frameworks son construídos cuando es necesario desarrollar varias aplicaciones similares. El framework implementa aquellos aspectos comunes a estas aplicaciones. El proceso de obtener una aplicación concreta de un framework se denomina instanciación del framework (framework instantiation) Diego C. Martínez - DCIC-UNS 7

3 Frameworks visión conceptual Diferencias con los patrones Patrones de diseño Frameworks Framework Reutilización de diseño Reutilización de diseño y código Llamada a operaciones implementadas por el usuario Llamada a operaciones implementadas por el framework Indica cómo realizar un buen diseño Independiente del lenguaje Es diseño e implementación Específico de un lenguaje Aplicación específica Usualmente cubre un dominio general de problemas Usualmente cubre dominios específicos de problemas Usualmente cubre una parte pequeña de la arquitectura del SW Usualmente cubre toda la arquitectura general del SW Diego C. Martínez - DCIC-UNS 9 Diego C. Martínez - DCIC-UNS 0 En algunas materias suelen implementarse ciertos ejemplos clásicos y conocidos: Video Club Biblioteca Todos estas aplicaciones pertenecen a un mismo dominio de problemas: aquél de préstamos y alquileres de objetos específicos a usuarios registrados. Recurso ejecutarreservapor cancelarreserva Esta funcionalidad común puede capturarse fácilmente por medio de un framework orientado a objetos que permita producir con facilidad aplicaciones en este dominio Reserva ejecutarres() cancelarres() CategoriaItem recursos Item asignara:hasta Framework Préstamos y Alquileres [Campo-Price] Cliente tomar:hasta puedetomar movimientos cliente Cuenta calcular pagar recurso Movimiento inicio fin Diego C. Martínez - DCIC-UNS Diego C. Martínez - DCIC-UNS 2

4 Recurso Recurso ejecutarreservapor cancelarreserva ReservaCPU ejecutarreservapor cancelarreserva CPU Reserva ejecutarres() cancelarres() CategoriaItem recursos Libro asignara:hasta Reserva ejecutarres() cancelarres() CategoriaItem recursos Item asignara:hasta IntegranteUNS tomar:hasta puedetomar movimientos cliente recurso Movimiento inicio fin Cliente tomar:hasta puedetomar movimientos cliente recurso Movimiento inicio fin Alumno Docente Cuenta calcular pagar Diego C. Martínez - DCIC-UNS 3 ProcesoCPU Cuenta calcular pagar TiempoEmpleado Diego C. Martínez - DCIC-UNS 4 Clasificación general de frameworks - ámbito Los frameworks pueden clasificarse en las siguientes categorías: Application frameworks: apuntan a proveer el mayor grado de funcionalidad que típicamente necesita una aplicación (GUI, documentos, bases de datos, etc). Ejemplo conocido: JFC (Java Foundation Classes), que de hecho incluye algunos patrones. Frameworks visión conceptual Si bien el concepto de librería es diferente al de framework, algunas librerías pueden exhibir comportamiento parecido al framework, y algunos frameworks pueden ser usados simplemente como librerías de clases. Lo ideal es ver esta situación en forma continua, no discreta. Domain frameworks: construídos para un dominio específico, son útiles para implementar aplicaciones dentro de ese dominio. Ejemplo de dominio: bancos, recursos humanos, etc. Support Frameworks: centrados en aspectos mucho mas específicos como la administración de memoria o el sistema de archivos. Usualmente se usan en conjunto con los anteriores. Librería Framework Conj. de clases instanciadas por el cliente Los clientes invocan operaciones No existe flujo de control predefinido No existe interacción predefinida No existe comportamiento default. Provee personalización por herencia. Invoca a operaciones de los clientes Controla el flujo de ejecución Define la interacción de objetos Provee comportamiento default. Diego C. Martínez - DCIC-UNS 5 Diego C. Martínez - DCIC-UNS 6

5 Participantes del desarrollo de un framework Existen tres principales roles profesionales asociados con los frameworks: Framework designers, también llamados desarrolladores o constructores de frameworks, son quienes desarrollan el framework original Framework users, también llamados clientes del framework o desarrolladores de aplicaciones, son quienes utilizan el framework para desarrollar aplicaciones. Framework maintainers son quienes refinan y eventualmente re-diseñan el framework para adaptarlo a nuevos requerimientos. Las aplicaciones son desarrolladas a partir de los frameworks completando las piezas faltantes o personalizando ciertas áreas del framework. Estructura general de un framework Las partes principales en la utilización de un framework son: -Framework Core: el núcleo del framework: usualmente clases abstractas que definen la estructura y comportamiento genérico del framework. Es la base para la instanciación. También puede contener clases concretas. -Framework Library: extensiones al core que consisten en clases concretas para ser usadas sin o con poca modificación por las aplicaciones desarrolladas desde el framework. - Application extensions: extensiones específicas de la aplicación. - Application: core + componentes usados de la librería + application extensions. - Unused library classes: clases de librerías no usadas. Diego C. Martínez - DCIC-UNS 7 Diego C. Martínez - DCIC-UNS 8 Partes de un framework HotDraw Un ejemplo tradicional en la literatura es el framework HotDraw, utilizado para construir editores gráficos. Framework Unused Library Classes Framework library Framework core El núcleo define las abstracciones claves del framework: Figures, Tools, DrawingController, DrawingViews. Algunos componentes prefabricados se incluyen en la librería, como SelectionTool. Una aplicación HotDraw implementará nuevas herramientas y figuras. Application extensions Application Diego C. Martínez - DCIC-UNS 9 Diego C. Martínez - DCIC-UNS 20

6 HotDraw Hooks y spots Framework Library SelectionTool Framework Core Tool DrawingController Las extensiones de aplicación son conectadas al framework por medio de hooks. Los hooks son lugares en el framework que pueden ser adaptados o extendidos para proveer la funcionalidad específica deseada. RectangleTool RectangleFigure TextFigure Figure CompositeFigure Drawing DrawingView Son la base de la flexibilidad del framework para crear una familia de aplicaciones similares. Por ejemplo, HotDraw tiene hooks para producir nuevos tipos de figuras (Figure) y herramientas (Tool). Hot spots son áreas generales de variación dentro del framework en donde la ubicación de hooks es beneficiosa. El area de Tools en HotDraw es un hot spot, pues diferentes aplicaciones usarán diferentes herramientas. Application Extensions OMTCLassTool OmtClassFigure Frozen spots, por el contrario son aspectos comunes a las aplicaciones instancias del framework. Están implementadas en forma completa y no tienen hooks asociados. En HotDraw, DrawingController es un frozen spot (frozen class). Diego C. Martínez - DCIC-UNS 2 Diego C. Martínez - DCIC-UNS 22 Categorización de frameworks Se han propuesto diferentes formas de clasificar los frameworks. Ya hemos mencionado la clasificación de acuerdo al ámbito. Las formas de personalizar el framework también sirven para clasificarlos. Johnson-Foote proponen: White Box frameworks: también llamados architecture-driven frameworks, se basan en la herencia para extender o personalizar. La nueva funcionalidad surge heredando de una clase del framework. Black Box framework: también llamados data-driven frameworks, utilizan composición y componentes existentes para la personalización. La configuración del framework se realiza seleccionando componentes. Los frameworks tienden a convertirse en frameworks de tipo Black Box. Categorización de frameworks Estudio del dominio White-box Architecture-driven frameworks Ejemplos Refactorizaciones Incremento de funcionalidad Modificaciones Black-box Data-driven frameworks Generación de componentes Diego C. Martínez - DCIC-UNS 23 Diego C. Martínez - DCIC-UNS 24

7 Beneficios del uso de frameworks Algunos beneficios del uso de los frameworks: Reutilización: el beneficio más obvio. Es la habilidad de reutilizar tanto código como diseño. Ayuda a reducir la distancia cognoscitiva entre el problema y la solución. El problema ya ha sido analizado y un diseño ha sido producido. Mantenimiento: dado que todas las aplicaciones instanciadas desde el framework tienen un diseño y código común, el mantenimiento se facilita bastante. Calidad: El framework provee un diseño testeado y aprobado para su uso, lo que crea una base de calidad para el desarrollo de nuevas aplicaciones. Dificultades del uso de frameworks Algunas dificultades del uso de los frameworks: Alto costo: crear un framework completo es más costoso que crear una simple aplicación. Shifting domains: el dominio para el cual el framework ha sido creado debe ser relativamente estable y bien comprendido. Si el dominio cambia, mucho esfuerzo de desarrollo se pierde. Evolución: mencionada anteriormente. Cualquier cambio en el framework afectará las aplicaciones desarrolladas a partir de él. Típicamente, los mejores candidatos para frameworks son aplicaciones que son desarrolladas repetidamente, con pequeñas variaciones. Los dominios cambiantes o demasiado nuevos para tener una base de aplicaciones existentes no son buenos candidatos. Diego C. Martínez - DCIC-UNS 25 Diego C. Martínez - DCIC-UNS 26

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