Aplicaciones Móviles. Unidad 2: Patrones de Diseño de Software

Transcripción

1 INACAP Universidad Tecnológica de Chile Sede Santiago Centro Aplicaciones Móviles Unidad 2: Patrones de Diseño de Software Ing. Manuel López Ramos

2 Unidad 1 Qué es un Patrón de Diseño de Software?

3 Qué es un Patrón de Diseño de Software? Un patrón de diseño de software es una solución reutilizable de software. Está destinada a algún tipo de problema general y muy común. Se utiliza como una plantilla de solución, por lo que debe ser adaptada al problema que se trata de solucionar. No todos los lenguajes permiten o necesitan la implementación de todos los patrones reconocidos en Ingeniería de Software. Fueron inicialmente estudiados y reunidos en un libro, llamado "Design Patterns - Elements of Reusable Object-Oriented Software" (1994, escrito por Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson y John Vlissides, conocidos como "the Gang of Four" - "el grupo de cuatro", o GoF). Se basan en 2 propiedades de la P.O.O y el diseño orientado a objetos: a) desarrollar una interfaz (interface) y no una implementación final; y, b) favorecer la composición de objetos por sobre la herencia. En el libro, se reconocen 23 patrones de diseño.

4 Clasificaciones Generales Los patrones de software pueden clasificarse, según su orientación, en los siguientes grupos: Patrones de diseño: aquellos que muestran cómo crear los módulos y la comunicación entre estos módulos. Patrones de arquitectura: aquellos que indican cómo lograr un sistema completo a una escala mayor.

5 Clasificación de Patrones de Diseño A la vez, los patrones de diseño pueden clasificarse, según su aplicación, en los siguientes grupos: Patrones de creación: aquellos que indican cómo crear objetos o instancias de clase en un programa (objetos). Patrones de estructura: aquellos que indican cómo componer o unir clases y objetos para generar nueva funcionalidad (utilizan normalmente la generalización de clases). Patrones de comportamiento: aquellos que indican cómo se comunican los objetos entre sí.

6 Unidad 2 Tipos de Patrones de Diseño de Software Estándar

7 Patrones de Creación Los patrones de creación se reconocen con los siguientes nombres: Abstract Factory: crea una instancia de muchas familias de clases. Builder: separa la construcción de un objeto de su representación. Factory Method: crea una instancia de muchas clases derivadas. Object Pool: ahorra el tener que crear y eliminar múltiples objetos, mediante su reciclaje o reutilización. Prototype: una instancia completamente inicializada y lista para ser copiada o clonada. Singleton: una clase que sólo permite crear una única instancia.

8 Patrones de Estructura Los patrones de estructura se reconocen con los siguientes nombres: Adapter: hace calzar interfaces de diferentes clases. Bridge: separa la interfaz de un objeto de su implementación. Composite: una estructura de árbol de objetos simples y compuestos. Decorator: agrega responsabilidades a los objetos dinámicamente. Facade: una clase simple que representa un subsistema completo. Flyweight: una instancia pequeña usada para compartición eficiente. Private Class Data: restringe el acceso a los selectores y mutadores. Proxy: un objeto que representa a otro objeto.

9 Patrones de Comportamiento Los patrones de comportamiento se reconocen con los siguientes nombres: Chain of responsibility: una forma de paso de un requerimiento entre una cadena de objetos. Command: encapsula una petición de comando como un objeto. Interpreter: una forma para incluir elementos de lenguaje en un programa. Iterator: accede secuencialmente a los objetos de una colección de ellos. Mediator: define una comunicación simplificada entre clases. Memento: captura y restaura el estado interno de un objeto. Null Object: diseñado para actuar como un valor por omisión para un objeto.

10 Patrones de Comportamiento Observer: una forma de notificar un cambio a una serie de clases. State: altera el comportamiento de un objeto cuando su estado cambia. Strategy: encapsula un algoritmo dentro de una clase. Template method: delega los pasos exactos de un algoritmo a una subclase. Visitor: define una nueva operación para una clase sin cambios.

11 Otros Patrones de Software Comunes Aparte de los patrones estándar de diseño de software (definidos por el GoF en su libro "Design Patterns"), también se han definido otros según el problema y la tecnología. Dos de estos patrones son muy convenientes a la hora de desarrollar software actual: Patrón de J2EE DAO (Data Access Object): representa una clase que permite acceder a datos de la aplicación, independiente de la tecnología de datos que se utilice (ya sea: un motor de bases de datos, archivos de texto, archivos XML, archivos JSON, una conexión de red, una estructura dinámica en memoria RAM, etc.) Patrón de arquitectura MVC (Model-View-Controller): representa la arquitectura de una aplicación completa donde cada clase implementa funciones de interfaz de usuario, o bien, funciones de validación y control de flujo, o bien, funciones y las reglas del negocio. Estas funciones sólo deben aplicarse dentro de uno de estos ámbitos del problema y no sobre 2 ó más a la vez.

12 Buenas Prácticas Al implementar patrones, se deben seguir las siguientes buenas prácticas: Implementar interfaces para indicar la forma de acceso a métodos. Utilizar la generalización o herencia sólo como recurso conceptual y no para ahorrar en la escritura de código. Buscar bajo acoplamiento: es decir, una clase o método no depende íntimamente de los demás. Buscar alta cohesión en el código: es decir, cada clase y método se destina para una tarea específica - responsabilidad definida.

13 Buenas Prácticas También recordar los principios básicos del diseño de clases, denominados como S.O.L.I.D. (propuestos por Robert C. Martin, a principios de la 1ra década del 2000): S (single responsibility principle): Un objeto sólo tiene una única responsabilidad. O (open/close principle): Las entidades de software deben estar abiertas para su extensión, pero cerradas para su modificación. L (Liskov substitution principle): Un objeto puede reemplazarse por un objeto de un subtipo, sin alterar el funcionamiento del programa. I (Interface segregation principle): Muchas interfaces cliente específicas son mejores que una sóla interfaz general. D (Dependency inversion principle): Depender de abstracciones y no de implementaciones.

14 Unidad 3 Ejemplos de Patrones de Diseño de Software

15 Ejemplos de uso: patrón Singleton El patrón Singleton se utiliza cuando se requiera la creación de un único objeto a partir de una clase, pero impidiendo que se puedan crear más de ellos. Consiste en impedir que un programa pueda utilizar el constructor de la clase (cambiando su acceso a private), pero entregando un método estático (normalmente getinstance) que devuelva la única y misma instancia cada vez que sea requerido. El patrón se modela en un diagrama de clases de UML como se muestra a continuación:

16 Ejemplos de uso: patrón Singleton Código de ejemplo en Java: public class Singleton { private static final Singleton INSTANCE = new Singleton(); private Singleton() {} } public static Singleton getinstance() { return INSTANCE; }

17 Ejemplos de uso: patrón Singleton Ejercicios: a) Cree la clase JugadorSingleton, que implemente el patrón Singleton, para representar un único jugador en un juego de video. b) Cree la clase ConexionBD, que implemente el patrón Singleton, para representar una única conexión a un motor de bases de datos reutilizable. c) Cree la clase FechaActual, que implemente el patrón Singleton, y que permita obtener la fecha y hora actual del sistema.

18 Ejemplos de uso: patrón Strategy El patrón Strategy busca la implementación de una familia de algoritmos, dentro de una clase, de manera que se puedan utilizar de forma intercambiable. El algoritmo puede operar en varias formas, pero todas las formas se acceden mediante el mismo nombre de método (es decir, se implementa el polimorfismo). El algoritmo se ejecutará con un código u otro, dependiendo del objeto derivado sobre el que se aplique el método.

19 Ejemplos de uso: patrón Strategy Ejercicios: a) Crear una jerarquía de clases que siga el patrón Strategy y que permita implementar el método calcularsueldo( ), que entrega el valor del sueldo líquido para diferentes empleados de una empresa. Los tipos de empleados de la empresa y sus sueldos son los siguientes: * obrero: sueldototal = sueldobruto - pagoafp - pagosalud * jefe : sueldototal = sueldobruto + bonosemestral / 6 - pagoafp - pagosalud * gerente: sueldototal = sueldobruto + bonoanual / 12 + bonosemestral / 6 - pagoafp - pagosalud b) Crear una jerarquía de clases que siga el patrón Strategy y que permita controlar los tipos de saltos de línea agregados a una línea de texto en diferentes sistemas operativos, mediante el método imprimirsaltodelinea( ). En Windows, se utilizará el string "\r\n" como salto de línea; en GNU/Linux, el string "\n"; y en Apple Macintosh Classic, el string "\r".

20 Ejemplos de uso: patrón Adapter El patrón de diseño Adapter convierte la interfaz de una clase en la interfaz que espera la clase cliente. Permite que clases con interfaces diferentes e incompatibles puedan trabajar en conjunto. La clase Cliente debe crear un objeto de la clase Adapter y llamar al método request() para ejecutar la acción incompatible. El método request() de la clase Adapter llama directamente al método specificrequest de la clase Adaptee y convierte la interfaz al formato que espera el cliente.

21 Ejemplos de uso: patrón Adapter Ejercicios: a) Crear una jerarquía de clases que siga el patrón Adapter y que permita convertir datos de temperatura Fahrenheit en datos de temperatura Celsius. El método de la clase a adaptar se llama gettemperaturafahr( ), de la clase TemperaturaSistemaRemoto, y devuelve un valor de tipo float. b) Crear una jerarquía de clases que siga el patrón Adapter y que permita convertir fechas en formato DD/MM/AAAA a formato AAAA-MM-DD. El método que devuelve la fecha en el primer formato se llama getfechadma( ), pertenece a la clase FechaEnChile y devuelve la fecha en formato de String. c) Propuesto: mediante el patrón Adapter, crear una forma de convertir datos de un archivo XML (que almacena nombre, apellido, edad y sexo de varios usuarios) a datos en un archivo de tipo JSON (con los mismos campos).

22 Ejemplos de uso: patrón Data Access Object (DAO) El patrón de diseño DAO permite encapsular el acceso a una fuente de datos. Ofrece una interfaz de acceso, mediante métodos generales. Sin embargo, la fuente de datos se elige según la fuente disponible para la aplicación, lo que implicará crear un objeto a partir de alguna de las clases implementadas correspondientes. Cada clase implementada, define una fuente de datos diferente.

23 Ejemplos de uso: patrón Object Pool El patrón de diseño Object Pool permite la creación de un conjunto (o pozo) de objetos que pueden reutilizarse desde una clase cliente. Evita la creación y destrucción de objetos sucesiva realizada en un proceso, lo cual gasta tiempo y memoria de más. Se crea una clase que defina el objeto a almacenar (clase ReusableObject) y otra clase (clase ReusablePool) con una lista o arreglo que almacene los elementos y que permita utilizarlos y devolverlos.

24 Ejemplos de uso: patrón Null Object