Instituto Universitario de Tecnología del Estado Trujillo INGENIERIA DE SOFTWARE Maily Nava, C.I: 13.048.734 PNF en Informática Trayecto III Fin de Semana
FRAMEWORKS, PATRONES DE DISEÑO COMPONENTES MEDICIÓN DE ATRIBUTOS DE DISEÑO
1.- Introducción a los marcos (frameworks)
Al inventar el modelo de clases puede ser recomendable desarrollar o utilizar una colección de software preexistente que forma la base de una familia de aplicaciones similares: esta colección es lo que llamamos un marco (framework). Un marco es una colección de clases, normalmente interrelacionadas e incluidas en un paquete, que pueden ser usadas por varias aplicaciones diferentes. Las clases de un marco pueden ser abstractas, es decir, pensadas para usarse sólo a través de herencia. La aplicación se descompone en paquetes marco y paquetes de aplicación que los usan Ejemplo: Java Application Programming Interface (API) Los paquetes de la aplicación se relacionan con los paquetes marco a través de herencia o Agregación (en realidad asociación, o tipado). Java Abstract Windowing Toolkit: el paquete awt no se modifica al usarlo, sino que las clases propias de la aplicación heredan de clases awt, o agregan objetos awt en forma de atributos. Los marcos pueden ser de propósito general o específico: General: sirven para un rango de aplicaciones muy variado (Java API) Específico: desarrollados a la vez que una aplicación determinada, sólo servirán normalmente para aplicaciones muy semejantes. Algunos creen que los marcos sólo deberían desarrollarse si van a ser usados por un gran número de aplicaciones. No obstante, también t ambién hay ventajas en desarrollar un marco parcial en paralelo con una aplicación, aunque no vaya a ser empleado en muchas otras aplicaciones. Ejemplos de marcos específicos: Encounter: marco para juegos de rol en general.
Parchís: marco para juegos de tablero y fichas.
Marcos (frameworks) y Patrones
Marco: conjunto de clases reutilizable, librería reutilizar desarrollos Patrón: estructura que proporciona una determinada función reutilizar ideas
Relación entre ambos:
Los marcos implementan patrones Los marcos pueden implementar otras ideas que no sean “patrones” Los patrones pueden implementarse directamente sin usar marcos
2.- Patrones de Diseño Software Christopher Alexander comenta en su libro publicado en 1977 "A Pattern Language: Towns/Building/Construction", que “Cada patrón describe un problema que ocurre una y otra vez en nuestro entorno, para describir después el núcleo de la solución a ese problema, de tal manera que esa solución pueda ser usada más de un millón de veces sin hacerlo siquiera dos veces de la misma forma”. El patrón es un esquema de solución que se aplica a un tipo de problema, esta aplicación del patrón no es mecánica, sino que requiere de adaptación y matices. Por ello, dice Alexander que los numerosos usos de un patrón no se repiten dos veces de la misma forma. La idea de patrones de diseño estaba "en el aire", la prueba es que numerosos diseñadores se dirigieron a aplicar las ideas de Alexander a su contexto. El catálogo más famoso de patrones se encuentra en “Design Patterns: Elements of Reusable ObjectOriented Software”, de Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson y John Vlissides, 1995, Addison-Wesley, también conocido como el libro GOF (Gang-Of-Four). Siguiendo el libro de GOF los patrones se clasifican según el propósito para el que han sido definidos: Creacionales: solucionan problemas de creación de instancias. Nos ayudan a encapsular y abstraer dicha creación. Estructurales: solucionan problemas de composición (agregación) de clases y objetos. De Comportamiento: soluciones respecto a la interacción y responsabilidades entre clases y objetos, así como los algoritmos que encapsulan. Según el ámbito se clasifican en patrones de clase y de objeto: •
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Creación
Clase
Método Fabricación
Objeto
Fábrica, Constructor, Prototipo, Singleton
Estructural
de
Adaptador (clases)
De Conducta
Interprete Plantilla
Cadena de Responsabilidad, Adaptador (objetos), Comando (orden), Iterador, Puente, Composición, Intermediario, Observador, Decorador, Fachada, Estado, Estrategia, Visitante, Flyweight Memoria
Concepto de patrón de diseño: "Una arquitectura orientada a objetos bien estructurada está llena de patrones. La calidad de un sistema orientado a objetos se mide por la atención que los diseñadores han prestado a las colaboraciones entre sus objetos. Los patrones conducen a arquitecturas más pequeñas, más simples y más comprensibles". (Grady Booch) Los patrones de diseño son descripciones de clases cuyas instancias colaboran entre sí . Cada patrón es adecuado para ser adaptado a un cierto tipo de problema. Para describir un caso debemos especificar: Nombre Propósito o finalidad Sinónimos (otros nombres por los que puede ser conocido) Problema al que es aplicable Estructura (diagrama de clases) Participantes (responsabilidad de cada clase) Colaboraciones (diagrama de interacciones) Implementación (consejos, notas y ejemplos) Otros patrones con los que está relacionado • • • • • • • • •
Ventajas de los patrones: La clave para la reutilización es anticiparse a los nuevos requisitos y cambios, de modo que los sistemas evolucionen de forma adecuada. Cada patrón permite que algunos aspectos de la estructura del sistema puedan cambiar independientemente de otros aspectos. Facilitan la reusabilidad, extensibilidad y mantenimiento. Un patrón es un esquema o microarquitectura que supone una solución a problemas (dominios de aplicación) semejantes (aunque los dominios de problema pueden ser muy diferentes e ir desde una aplicación CAD a un cuadro de mando empresarial). Interesa constatar una vez más la vieja distinción entre dominio del problema (donde aparecen las clases propias del dominio, como cuenta, empleado, coche o beneficiario) y el dominio de la solución o aplicación (donde además aparecen clases como ventana, menú, contenedor o listener). Los patrones son patrones del dominio de la solución. También conviene distinguir entre un patrón y una arquitectura global del sistema. Por decirlo en breve, es la misma distancia que hay entre el diseño de un componente (o módulo) y el análisis del sistema. Es la diferencia que hay entre el aspecto micro y el macro, por ello, en ocasiones se denomina a los patrones como "microarquitecturas". En resumen, un patrón es el denominador común, una estructura común que tienen aplicaciones semejantes. Esto también ocurre en otros órdenes de la vida. Por ejemplo, en nuestra vida cotidiana aplicamos a menudo el esquema saludo-presentación-mensaje- despedida en ocasiones diversas, que van desde un intento de ligar hasta dar una
conferencia (si todavía no cree que existan patrones o que no son útiles intente ligar con el esquema despedida-mensaje-presentación-saludo, despedida-mensaje-presentación-saludo, a ver que ocurre).
Cómo seleccionar un patrón de diseño: • • • • • •
Considerar cómo los patrones de diseño resuelven problemas de diseño. Explorar los “propósitos” (intent) de los patrones. Estudiar cómo se interrelacionan los patrones. Estudiar patrones de propósito similar. Examinar posibles causas de rediseño. Considerar lo que podría variar en el diseño.
Cómo usar un patrón de diseño: • • • •
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Leer el patrón entero para tener una impresión general sin profundizar. Volver a estudiar la Estructura, Participantes y Colaboraciones. Observar la Muestra de Código para ver un ejemplo concreto del patrón. Elegir nombres para los participantes en el patrón que sean significativos en el contexto de la aplicación. Definir las clases. Definir nombres específicos de la aplicación para las operaciones del patrón. Implementar las operaciones para llevar a cabo las responsabilidades y colaboraciones en el patrón.
Algunos patrones de diseño Delegado (Delegate) Compuesto (Composite) Decorador (Decorator) Mediador (Mediator) Iterador (Iterator) Observador (Observer) Modelo-vista-controlador (Model-View-Controller) Factoria (Factory) Data Access Object (DAO) PATRÓN "DELEGADO" Descripción La herencia es útil para modelar relaciones de tipo es-un o es-una, ya que estos tipos de relaciones son de naturaleza estática. Sin embargo, relaciones de tipo: es-un-rol-ejecutadopor, son mal modeladas con herencia. Un objeto receptor delega operaciones en su delegado. Presente en muchos patrones: State, Strategy, Visitor,..
Un ejemplo: supongamos que un objeto debe ordenar una estructura de datos. Puede delegar en otro objeto el método de comparación. En Java tenemos un caso: la clase Collections tiene el método estático sort(); desde este método se delega en un comparador para establecer el orden: Collections tiene Collections tiene el método sort() con un algoritmo de ordenación. Comparador tiene Comparador tiene el método compare() que implementa el orden de comparación. • •
PATRÓN "COMPUESTO" Descripción Crear jerarquías parte/todo de tal forma que los clientes manejan a los objetos primitivos y compuestos de forma uniforme. Por ejemplo, crear figuras que son una composición de otras figuras simples. Otro ejemplo puede ser un activo financiero (un fondo de inversión) que es un compuesto de otros activos financieros simples (valores o acciones). Los clientes pueden tratar objetos primitivos y compuestos de modo uniforme y es fácil añadir nuevos tipos de componentes.
Implementación Vamos a ver un ejemplo con un applet AWT en donde existen diferentes subclases de Component : Componentes simples como TextField , List , Button , etc. Componentes compuestos como Container , del que hereda Panel . • •
Veamos los atributos de la clase: Para crear compuestos podemos: Añadir un componente simple a un Panel (tipo de Container): panel_sup.add( t_n1 ) •
Crear compuestos recursivos, añadiendo un Panel a otro Panel: panel_global.add( panel_sup, BorderLayout.NORTH ) Referencias de componentes hijos a su padre puede ayudar a el recorrido y manejo de la estructura compuesta. •
PATRÓN "DECORADOR" Descripción Imaginemos que tenemos un editor de texto básico y queremos añadirle nuevas funcionalidades, como un scroll o un borde. Una solución podría ser crear subclases para un editor con scroll, sin scroll, con scroll y con borde, etc. Evidentemente esta no es una buena solución, ya que acabamos con una jungla de clases y subclases. Con este patrón tratamos de evitar este efecto de herencia-jungla, ya que asignamos dinámicamente nuevas responsabilidades a un objeto. Es una alternativa más flexible a crear subclases para extender la funcionalidad de una clase. De esta forma añadimos atributos o comportamiento adicional a un objeto concreto, no a una clase.
El componente no conoce a su decorador (en este caso el scroll). Es el decorador el que referencia a su componente. Esta es la razón de que al añadir (add) al contenedor raíz debamos usar el decorador (scroll) y no el componente (editor). Componentes y decoradores deben heredar de una clase común. En nuestro ejemplo JEditorPane y JEditorPane y JScrollPane heredan JScrollPane heredan de JComponent .
PATRÓN "INTERMEDIARIO" Descripción Supongamos una ventana con numerosos componentes gráficos (widgets) que tienen fuertes dependencias entre si. Por ejemplo, reglas del tipo "si el campo de edición E2 está relleno, entonces inhabilito el botón B1 y el campo de edición E3". El mediador o intermediario encapsula la forma en que interaccionan un conjunto de objetos ("colegas"). Es el especialista que define las interdependencias entre ellos. Favorece un bajo acoplamiento, ya que evita que los objetos se referencien unos a otros de forma explícita. Permite variar la interacción sin tocar los colegas, por tanto favorece la reutilización.
Ventajas: Evita crear subclases Desacopla a los colegas Simplifica los protocolos entre las clases Abstrae el cómo cooperan los objetos Centraliza el control en el mediador: clase difícil de mantener • • • • •
Para la implementación: •
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No hay necesidad de definir una clase abstracta Mediator si los colegas trabajan con un único mediador Los colegas deben comunicarse con el mediador cuando un evento de interés ocurre, esta comunicación puede hacerse con un Observer o un interfaz de notificación (ViewManager de Smalltalk-V). Cada colega tiene una referencia al mediador y de esta manera le pueden informar de los cambios realizados. Por ejemplo, una lista informa al mediador del cambio de item seleccionado; el mediador puede responder solicitando el texto seleccionado en la lista y mandándolo a un campo de texto. Ver el siguiente diagrama:
PATRÓN "ITERADOR" Descripción Supongamos que tenemos un contenedor (por ejemplo, un vector) y queremos tener una forma de acceder a los elementos sin mostrar los detalles. Un objeto contenedor debe permitir una forma de recorrer sus elementos sin exponer su estructura interna, es decir, separar el contenedor de la forma de recorrer sus elementos . Con este patrón tenemos la ventaja de simplificar la interfaz de un contenedor, ya que no contiene los métodos de recorrerlo. Un ejemplo típico lo tenemos en Java. El cliente solicita al contenedor un iterador. A continuación el iterador dirige la forma de recorrer el contenedor:
PATRÓN "OBSERVADOR" Descripción Definir una dependencia de 1:n de forma que cuando el objeto 1 cambie su estado, los n objetos sean avisados y se actualicen automáticamente. Supongamos que tenemos un o unos objetos dependientes de otro. Por ejemplo, supongamos que una ventana o applet depende de los componentes gráficos que reciben eventos (clic en botón, etc.). Otro caso, típico del patrón, es tener diversas vistas de una fuente de datos, de tal forma que si cambia la fuente, entonces las vistas se actualicen automáticamente. El observador no es un mediador entre los sujetos (objetos que cambian de estado) y los objetos dependientes, ya que el mismo es un objeto dependiente. El observador recibe la orden de actualizarse por parte del sujeto "dominante"
Interesante cuando un cambio en un objeto implique cambios en otros y no se sepa cuantos objetos necesitan cambiar. Como se puede observar en el siguiente diagrama el sujeto tiene un método notify() que se encarga de mandar el mensaje de update() a todos los observadores.
Permite la división de un sistema en niveles. Además de permitir reusar sujetos y observadores por separado. Una extensión natural de este patrón es hacer mezcla del patrón mediador y del patrón observador , de tal forma que los avisos de cambios que mandamos al observador sean notificados a otros objetos dependientes. El observador recibe un mensaje de cambio de estado y notifica a los objetos dependientes que se actualicen. Dicho de otra forma, cuando las relaciones de dependencia entre Subject y Observer son complicadas conviene ManejadorCambio(Mediador).. encapsular la semántica de actualización en una clase ManejadorCambio(Mediador)
Implementación Es posible que un observer esté ligado a más de un subject: la operación update tendrá como argumento el subject.¿Quién dispara la notificación? Métodos set en la clase Subject Clientes de la clase Subject • •
Asegurarse de notificar siendo el estado de Subject consistente. Al registrar un observer es posible asociarle el evento sobre el que quiere ser notificado:
PATRÓN "MODELO-VISTA-CONTROLADOR" Descripción Para el diseño de aplicaciones con sofisticados interfaces se utiliza el patrón de diseño Modelo-Vista-Controlador. La lógica de un interfaz de usuario cambia con más frecuencia que los almacenes de datos y la lógica de negocio. Si realizamos un diseño ofuscado, es decir, un pastiche que mezcle los componentes de interfaz y de negocio, entonces la consecuencia será que, cuando necesitemos cambiar el interfaz, tendremos que modificar trabajosamente los componentes de negocio. Mayor trabajo y más riesgo de error. Se trata de realizar un diseño que desacople la vista del modelo, con la finalidad de mejorar la reusabilidad. De esta forma las modificaciones en las vistas impactan en menor medida en la lógica de negocio o de datos. Elementos del patrón: Modelo: datos y reglas de negocio Vista: muestra la información del modelo al usuario Controlador: gestiona las entradas del usuario • • •
Un modelo puede tener diversas vistas, cada una con su correspondiente controlador. Un ejemplo clásico es el de la información de una base de datos, que se puede presentar de diversas formas: diagrama de tarta, de barras, tabular, etc. Veamos cada componente: 1. El modelo es el responsable de: Acceder a la capa de almacenamiento de datos. Lo ideal es que el modelo sea independiente del sistema de almacenamiento. Define las reglas de negocio (la funcionalidad del sistema). Un ejemplo de regla puede ser: "Si la mercancía pedida no está en el almacén, consultar el tiempo de entrega estándar del proveedor". Lleva un registro de las vistas y controladores del sistema. Si estamos ante un modelo activo, notificará a las vistas los cambios que en los datos pueda producir un agente externo (por ejemplo, un fichero bath que actualiza los datos, un temporizador que desencadena una inserción, etc). o
o
o o
2. El controlador es responsable de: Recibe los eventos de entrada (un clic, un cambio en un campo de texto, etc.). Contiene reglas de gestión de eventos, del tipo "SI Evento Z, entonces Acción W". Estas acciones pueden suponer peticiones al modelo o a las vistas. Una de estas peticiones a las vistas puede ser una llamada al método "Actualizar()". Una petición al modelo puede ser "Obtener_tiempo_de_entrega( nueva_orden_de_venta nueva_orden_de_venta )". o o
3. Las vistas son responsables de:
Recibir datos del modelo y los muestra al usuario. Tienen un registro de su controlador asociado (normalmente porque además lo instancia). Pueden dar el servicio de "Actualización()", para que sea invocado por el controlador o por el modelo (cuando es un modelo activo que informa de los cambios en los datos producidos por otros agentes). Un ejemplo de MVC con un modelo pasivo (aquel que no notifica cambios en los datos) es la navegación web, que responde a las entradas del usuario, pero no detecta los cambios en datos del servidor. o o
o
El diagrama de secuencia: Pasos: 1. El usuario introduce el evento. 2. El Controlador recibe el evento y lo traduce en una petición al Modelo (aunque también puede llamar directamente a la vista). 3. El modelo (si es necesario) llama a la vista vista para su actualización. 4. Para cumplir con con la actualización actualización la Vista puede solicitar datos al Modelo. Modelo. 5. El Controlador recibe el control.
PATRÓN "FACTORIA" Descripción En realidad son una familia de patrones: Factoria simple: una clase que crea objetos de otras clases. No delega en otras subclases y sus métodos pueden ser estáticos. Factory Method: Se define una interface para crear objetos, como en el Abstract Factory, pero se delega a las subclases implementar la creación en concreto. Abstract Factory: Nos da una interface para crear objetos de alguna familia, sin especificar la clase en concreto. Los dos últimos están incluidos en el catálogo del GoF •
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Estos patrones entran en la categoría de patrones de creación [GoF95], la cual comparten con otros patrones tales como el Singleton, Builder y Prototype [GoF95]. Tienen la responsabilidad de crear instancias de objetos de otras clases. Tienen además la responsabilidad y el conocimiento necesario para encapsular la forma en que se crean determinados tipos de objetos en una aplicación. Existen diferentes patrones de tipo Factory.
Factoria simple Como en todas las factorias, tenemos las clases instanciadas (JuegoDelDado y JuegoDeMoneda) que se relacionan con una clase madre (extends) o con un interfaz lógico (implements). En nuestro caso usamos interfaz.
PATRÓN "DATA ACCESS OBJECT" Descripción El problema que viene a resolver este patrón es el de contar con diversas fuentes de datos (base de datos, archivos, servicios externos, etc). De tal forma que se encapsula la forma de acceder a la fuente de datos. Este patrón surge históricamente de la necesidad de gestionar una diversidad de fuentes de datos, aunque su uso se extiende al problema de ancapsular no sólo la fuente de datos, sino además ocultar la forma de acceder a los datos. Se trata de que el software cliente se centre en los datos que necesita y se olvide de cómo se realiza el acceso a los datos o de cuál es la fuente de almacenamiento. Las aplicaciones pueden utilizar el API JDBC para acceder a los datos de una base de datos relacional. Este API permite una forma estándar de acceder y manipular datos en una base de datos ralacional. El API JDBC permite a las aplicaciones J2EE utilizar sentencias SQL, que son el método estándar para acceder a tablas y vistas. La idea de este patrón es ocultar la fuente de datos y la complejidad del uso de JDBC a la capa de presentación o de negocio. Un DAO define la relación entre la lógica de presentación y empresa por una parte y por otra los datos. El DAO tiene un interfaz común, sea cual sea el modo y fuente f uente de acceso a datos.
Algunas características: No es imprescindible, pero en proyectos de cierta complejidad resulta util que el DAO implemente un interfaz. De esta forma los objetos cliente tienen una forma unificada de acceder a los DAO. El DAO accede a la fuente de datos y la encapsula para los objetos clientes. Entendiendo que oculta tanto la fuente como el modo (JDBC) de acceder a ella. El TransferObject encapsula una unidad de información de la fuente de datos. El ejemplo sencillo es entenderlo como un "bean de tabla", es decir, como una representación de una tabla de la base de datos, por lo que representamos las columnas de la tabla como atributos del TransferObject. El DAO crea un TransferObject (o una colección de ellos) como consecuencia de una transacción contra la fuente de datos. Por ejemplo, una consulta sobre ventas debe crear tantos objetos (TransferObject) de la clase Venta como registros de la consulta; el DAO devolverá la colección de TrasnferObject de la clase Venta al objeto Cliente. También puede ocurrir que el objeto Cliente mande un TransferObject para parametrizar una consulta o actualización de datos por parte del DAO. En el siguiente gráfico se muestran las interacciones entre los elementos del patrón. En este gráfico el TransferObject se denomina ValueObject. Puede observarse las llamadas que recibe y genera el DAO para una consulta y actualización de datos: 1. El DAO es creado por el cliente (BusinessObject) (BusinessObject) (llamada 1 del gráfico). 2. A continuación el cliente solicita los datos al DAO (getData) (getData) (2). 3. El DAO responde a la llamada pidiendo los datos a la fuente de datos (2.1). 4. Para cada fila recibida, el DAO crea un un TransferObjet (ValueObject (ValueObject del gráfico) (2.2). 5. El DAO devuelve al cliente el(los) TransferObject (2.3). 6. A continuación el cliente cliente define un TransferObject TransferObject mediante llamadas a setProperty. setProperty. Por ejemplo, supongamos que buscamos personas de sexo varón y 36 años; para ello el BusinessObject define en el objeto de la clase Persona la edad y sexo que busca. Lo siguiete es fácil de imaginar: el BusinessObject invoca al DAO, pasando a la persona como argumento (3,4, y 5 del gráfico). 7. En DAO.setData() se solicita (5.1 y 5.2) al TransferObjet o ValueObject ValueObject (nuestra persona del ejemplo) los datos (edad, sexo, etc.) para realizar el acceso a datos (dataSource.setData()), (5.3). •
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Ejemplo de código: los bean (Transfer Object) En el siguiente sencillo ejemplo tenemos dos tablas en nuestra base de datos. La tabla de clientes incluye: Codigo (clave primaria) Nombre, apellido 1 y apellido 2 Edad En la tabla de ventas tenemos las ventas realizadas a cada cliente: Id de la venta (clave primaria) Codigo de cliente (clave externa) Precio y coste de la venta • • •
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PATRÓN "PROXY" Introducción
El proxy es útil si queremos añadir o llamaremos "objeto real") sin tener que implica un recubrimiento del objeto real. El resultado final sería:
modificar comportamiento de una clase (la modificarla. El proxy es un intermediario que
Otras características
El proxy y el objeto real comparten interface. El proxy debe tener una referencia al objeto real.
Ya hemos dicho que el proxy es un intermediario que implica un recubrimiento del objeto real para añadir o modificar comportamiento. Especialmente apropiado cuando estamos en situaciones en las que tenemos que elegir entre las operaciones del objeto real y las del proxy. Aunque en el ejemplo anterior no hacemos instancia del objeto real ni permitimos ningún acceso directo a él, podríamos tener dos tipos de acceso: uno directo al objeto real y otro al proxy.
3.- Componente • •
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Bloque de construcción modular para software de computadora. “Una parte modular, entregable y reemplazable de un sistema que encapsula su implementación y expone un conjunto de interfaces” según la OMG Unified Modeling Language Specification. Se puede definir y usar componentes desde 3 puntos de vista: Orientado a Objetos “Convencional” Relacionado a procesos
Orientado a objetos : Desde este punto de vista, un componente contiene un conjuunto de clases que colaboran entre sí. El diseño de un componente implica añadir a la definición de clases en el análisis (dominio del problema) información para su implementación en software.
Ejemplo de elaboración de un componente de diseño
[Pressman 2005]
“Convencional”
Desde este punto de vista, un componente es un elemento funcional de un programa que incluye lógica de procesamiento, estructuras de datos internas requeridas para implementar dicha lógica y una interfaz que permite que el componente sea invocado y que se le puedan pasar datos. Normalmente llamado “módulo”.
Roles de un componente “convencional” “convencional”
Componente de control: Coordina el llamado a otros componentes del dominio del problema. Componente del dominio del problema: implementa una función completa o parcial que es requerida por el usuario. Componente de infraestructura: responsable de las funciones que apoyan el procesamiento requerido en el dominio del problema. Utilizan cartas de estructura para describir sistemas.
Relacionado a procesos
Reutiliza software. Cuando se desarrolla la arquitectura, se escogen componentes o patrones de diseño de un catálogo, los cuales fueron f ueron creados para ser reutilizados.
Diseñando componentes basados en clases: Hay 4 principios básicos de diseño que se pueden aplicar: - Principio “abierto-cerrado” : Un componente debe estar abierto a extensiones pero debe estar estar cerrado para modificaciones. modificaciones. El/la diseñador(a) diseñador(a) debe especificar el componente de manera que puede extenderse sin necesidad de hacer modificaciones internas al código. - Principio de substitución de Liskov : Las subclases deben ser sustituibles por sus clases bases. Cualquier clase derivada de una clase base debe cumplir con cualquier contrato implícito de la clase base con respecto a los componentes que la usan. Un “contrato” es una precondición que debe ser verdadera antes de que el componente use la clase base, y una post-condición debe ser verdadera después de que el componente usa la clase base. - Principio de dependencia de inversión: “Se debe depender de abstracciones, no de eventos concretos” - Principio de segregación de interfaces: “Varias interfaces dependientes del cliente son mejor que una interfaz de propósito general” : “La granularidad del reusó es la - Principio de equivalencia de liberación y reuso : granularidad de liberación.” Agrupar clases reusables en paquetes que se puedan administrar y controlar cuando una nueva versión se genere. : “Las clases que cambian al mismo tiempo - Principio de agrupamiento común : deben agruparse” - Principio de reuso común: “Las clases que no se reúsan al mismo tiempo no deben agruparse”
4.- Medición de Atributos de calidad y entidades de diseño En primer lugar debemos acotar el contexto en el que nos movemos, ya que la calidad, en el software, se puede entender como calidad de proceso o de producto. La calidad de proceso ha sido sido objeto de mucho mucho interés en las últimas décadas (Humphrey, 1989) y su desarrollo ha concienciado a los profesionales de la necesidad de aplicar la calidad a otros aspectos del software. En nuestro caso estamos claramente centrados en la calidad del producto software y, dentro de ella, en el producto derivado de la fase de diseño (Software design, part 2 , 2004). Fenton y Pfleeger (1998) explican que es un paso previo al establecimiento de las métricas el definir qué atributos o propiedades de qué elementos son los que queremos medir. Posteriormente podremos establecer si para medir dichos atributos es necesario medir otros y derivar los que nos interesan de ellos o bien se puede hacer directamente. En nuestro caso la única norma que hemos encontrado en la literatura que da una definición de calidad de producto software en base a atributos es ISO 9126 (ISO/IEC, 2001). Dicha norma establece que la medición de la calidad de un producto software debe hacerse en base a sus atributos, siendo éstos internos, propiedades características de cómo se estructura el software, o externos, cualidades observables aún sin conocer cómo está construido. De hecho no se habla de calidad, en general, sino de calidad interna y calidad externa, afirmándose que la calidad interna de un producto software influye directamente en su calidad externa. De algún modo se está diciendo que mejorando la calidad interna se mejora directamente la calidad observada en atributos de uso del producto software. Tanto la calidad interna como la externa se definen, en ISO 9126, como un conjunto de 6 características: • Funcionalidad: la capacidad del software de proveer las funciones que cumplen con las necesidades implícitas y explícitas cuando el mismo es utilizado bajo ciertas condiciones. • Fiabilidad: la capacidad del software de mantener un nivel específico de rendimiento bajo determinadas condiciones de uso. • Usabilidad: la capacidad del producto software de ser entendido, aprendido, usado y atractivo al usuario, cuando se usa bajo ciertas condiciones. • Eficiencia: la capacidad del software de ofrecer el rendimiento apropiado con respecto a la cantidad de recursos utilizados, bajo condiciones prefijadas. • Mantenibilidad: la capacidad del producto de ser modificado. Dichas modificaciones pueden incluir correcciones, mejoras o adaptaciones a cambios en el entorno y en los requisitos y especificaciones funcionales. • Portabilidad: la capacidad del software de ser trasladado de un entorno (informático) a otro. Estas características son generales para cualquier tipo de programa informático o software independientemente de si el paradigma empleado para construirlo es el Orientado a Objetos, el estructurado u otro cualquiera, sin embargo si que afectará a la manera de medirlas. Dichas características se dividen a su vez en subcaracterísticas tal como se puede ver en el siguiente esquema.
5.- CONCLUSIÓN Los patrones considerados en este trabajo, y muchos otros que podrían ser útiles en el desarrollo de programas o software, proporcionan soluciones elegantes a determinados problemas y hacen que, en general, el software desarrollado sea más fácil de mantener y de ampliar. Como contrapartida, normalmente implican algún nivel adicional de direccionamiento, que en casos concretos puede implicar una cierta pérdida de eficiencia. Se usen o no patrones, nuestra conclusión final es que el tiempo dedicado a realizar un cierto análisis y diseño previo, tratando de formalizar (en cierta forma) los conceptos a plasmar en forma de programas mediante una notación como UML, no es un tiempo perdido, siempre que no se caiga en una “análisis-parálisis”, el extremo contrario.
6.- ANEXOS EJEMPLOS DE PATRONES Patrones de creación: Abstract Factory Ejemplos: Editor de documentos adaptable a distintos estándares de apariencia. Juegos con representación 2D o 3D. Diseño de interiores: mobiliario de una cocina. Problema: - El cliente usa una familia de objetos relacionados. - Se desea flexibilizar el diseño para que sea fácil cambiar de una familia a otra. ot ra. - La estructura de la familia es común en todas las familias: cambia el tipo de familia, pero no la forma de usarla (interfaz); cada familia representa un “estilo” diferente para objetos conceptualmente iguales. Solución: - Se define una interfaz (clase abstracta) para cada objeto o producto de la familia: el cliente conoce esta interfaz, pero no la clase concreta utilizada. - Cada familia tiene una factoría de objetos asociada; las distintas factorías de objetos tienen también una interfaz común. - Se crea una factoría concreta (instancia de la subclase concreta; patrón Singleton); es fácil cambiarla en tiempo de ejecución; la factoría escogida determina la familia entera, estilo de presentación, etc. - En lugar de usar los constructores concretos (que requerirían mencionar las clases concretas), la factoría proporciona una interfaz uniforme para la creación de objetos de todas las familias. Consecuencias: - (+)El cliente manipula los objetos de la familia a través de la definición abstracta de la familia (interfaz común); no menciona en absoluto las clases concretas utilizadas, que sólo son conocidas por la factoría. f actoría. - (+)Es fácil cambiar en tiempo de ejecución la familia concreta utilizada (estilo). - (+)Facilita el uso consistente de objetos de una misma familia (sin mezclas). - (–)Dificulta la adición de nuevos productos a la familia, ya que habría que modificar la interfaz de las factorías y todas las factorías concretas.
Patrones de estructura: Decorator
Ejemplos: Añadir elementos gráficos en un editor de documentos. Añadir efectos sonoros o visuales en un juego. Problema: - Es posible añadir responsabilidades mediante la especialización: la subclase hace todo lo que hace la superclase, y añade los efectos deseados. - Pero este diseño resulta inflexible, ya que las responsabilidades se definen de modo estático, no es posible añadirlas en tiempo de ejecución. - Podría producirse incluso una explosión de especializaciones, para intentar reflejar todas las posibles combinaciones de responsabilidades. Solución : - Empaquetar el objeto dentro de otro que añade las responsabilidades. - El objeto que empaqueta o decorador tiene la misma interfaz que el objeto componente, de modo que su presencia es transparente al cliente - Los decoradores se pueden empaquetar de modo recursivo, formando una cadena de decoradores ilimitada hasta llegar al componente concreto. - La cadena se puede modificar fácilmente en tiempo de ejecución, añadiendo o quitando responsabilidades. - Cada operación del decorador se transmite por la cadena hasta llegar al componente concreto; cada decorador puede añadir responsabilidades antes o después en cada paso. Consecuencias: - (+)Mayor flexibilidad que la herencia, que es estática. - (+)Permite la adición incremental de responsabilidades, en lugar de intentar soportar todas las responsabilidades imaginables en clases complejas. - (–)Aunque la interfaz sea la misma, la identidad del decorador no es la misma que la del componente: transparencia de interfaz, pero no de identidad. - (–)Añade multitud de pequeños objetos que sólo se diferencian por la forma en que están conectados, dificultando la comprensión de la estructura.
