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2
Patrones
• En las distintas actividades de la vida diaria
se reconocen patrones:
– Trabajo
– Vida familiar
– Hobbies

Hardware Software
Poder rehusar componentes y
lograr un mantenimiento fácil.
Lograr un software flexible
habitualmente

Problema Solución
Patrones de diseño

• “Son descripciones de clases y objetos
relacionados que están adaptados para
resolver un problema de diseño general en
un contexto determinado”.
Erich Gamma, Richard Helm, John Vlissides
y Ralph Johnson
Patrones de diseño

Patrones de diseño
.
Ingeniero Resuelve problemas
Aplicando estándares
Las buenas soluciones permanecen, las malas se rechazan.
Los ingenieros deben conocer y saber aplicar los estándares conocidos

• Se definen con un alto nivel de abstracción.
• Son independientes de los lenguajes de
programación y de los detalles de
implementación.
• Los patrones promueven y facilitan la
reutilización de arquitecturas y diseños de
software que han demostrado su validez en
muchas aplicaciones.
Patrones de diseño

9
Arquitectura
1. Define la forma y la estructura de la
aplicación de software.
2. Relacionada al propósito de la aplicación.
3. Arquitectura de módulos y sus
interconexiones
Patrones de diseño
Paquetes,
componentes,
clases

10
Evidencias de diseño erróneo
• Rigidez: problemas para insertar algún cambio.
• Fragilidad: el software falla en muchos lugares al
insertar un cambio.
• Inmovilidad: no se pueden rehusar partes del
proyecto.
• Viscosidad:
» De diseño: cuando se deben hacer cambios,
es más fácil hacer cosas mal, que bien.
» De entorno: entorno de desarrollo ineficiente

11
Cambios de requerimientos
• Los cambios en un diseño de software, si no
fueron cambios previstos en el diseño original,
degradan el mismo. Incluyen dependencias.
• Generalmente lo hacen ingenieros que no estaban
relacionados con la filosofía de diseño original.

• Erich Gamma, Richard Helm, John
Vlissides y Ralph Johnson
• Design Patterns.
• 1994
Patrones de diseño

• Describe una estructura dentro de la cual
catalogar y describir patrones
• Cataloga 23 patrones
• Destaca estrategias y aproximaciones
basadas en el diseño de patrones
Patrones de diseño

• No crearon los patrones descriptos en el
libro.
• Los descubrieron como existentes dentro
de la comunidad del software
Patrones de diseño

Porque estudiar patrones de diseño
• Reuso de soluciones de diseño.
• Establecer terminología común.
• Dan una perspectiva de alto nivel sobre el
análisis y diseño.
Patrones de diseño

• Patrón de diseño: proporciona un esquema
para refinar los subsistemas o componentes
de un sistema de software, o las relaciones
entre ellos. Describe estructuras repetitivas
de comunicación de componentes que
resuelven un problema de diseño en un
contexto particular
Que resuelve un patrón de
diseño?

•Programe para una interfaz, no para una
implementación.
Comience cualquier jerarquía que necesite para
solucionar su problema con una clase abstracta, sin
implementación de métodos. Que solo describa los
métodos que debe soportar.
Patrones de diseño

18
•Favorecer la composición frente a la herencia
de clases.
Construir objetos que contengan otros
objetos. No cargue con todo el peso de
heredar métodos que no necesita
Patrones de diseño

19
• Encuentre lo que varía y encapsúlelo.
Patrones de diseño
Lo que puede ser
cambiado en su diseño
encapsúlelo en una clase ,
para no tener necesidad
de rediseñar.

Patrones de diseño
Herencia de clases
Ventajas
•Se define estáticamente
•Fácil modificación de la
implementación
Desventajas
•No se cambian implementaciones en
tiempo de ejecución
•Rompe encapsulamiento

Composición de objetos
Patrones de diseño
Ventajas
•Se define dinámicamente
•No se rompe encapsulamiento

Patrones de diseño
Que debería ser variable en su diseño
Que puede ser cambiado en su diseño, sin necesidad de rediseñar.
Encapsule lo que puede variar.
•Distintos algoritmos de ordenación de arreglos
•Encapsule cada algoritmo en una clase

Manipular objetos en función de la interfaz
definida por la clase abstracta, de la cual
extiende, tiene dos ventajas:
Patrones de diseño

• Los clientes no tienen que conocer los tipos
específicos de los objetos que usan, basta
con que estos cumplan con la interfaz que
esperan los clientes.
Patrones de diseño
• Los clientes desconocen las clases que
implementan dichos objetos; sólo conocen la
clase abstracta que define la interfaz.

25
1. Aceptarlos
2. Reconocerlos
3. Internalizarlos
Patrones de diseño

Clasificación de patrones (GoF)
• Patrones de creación: Tratan de la inicialización y configuración
de clases y objetos.
• Patrones estructurales: Tratan de desacoplar interfaz e
implementación de clases y objetos.
• Patrones de comportamiento: Tratan de las interacciones
dinámicas entre sociedades de clases y objetos

Patrones de creación
• The Factory Method retorna una de las posibles subclases de
una clase abstracta dependiendo de los datos que se le provee.
• The Abstract Factory Method retorna una de las varias
familias de objetos.
• The Builder Pattern separa la construcción de un objeto
complejo de su representación. Varias representaciones se
pueden crear dependiendo de las necesidades del programa.
• The Prototype Pattern inicializa e instancia una clase y luego
copia o clona si necesita otras instancias, mas que crear nuevas
instancias.
• The Singleton Pattern es una clase de la cual no puede existir
mas de una instancia.

28
Patrones estructurales
• Adapter: cambia la interfaz de una clase a la de otra.
• Bridge: permite mantener constante la interfaz que se
presenta al cliente, cambiando la clase que se usa
• Composite: una colección de objetos
• Decorator: una clase que envuelve a una clase dándole
nuevas capacidades.
• Facade: reúne una jerarquía compleja de objetos y provee
una clase nueva permitiendo acceder a cualquiera de las
clases de la jerarquía.
• Flyweight: permite limitar la proliferación de pequeñas
clases similares.

29
Patrones de comportamiento
• Cadena de responsabilidad: permite que un conjunto de
clases intenten manejar un requerimiento.
• Interpreter: define una gramática de un lenguaje y usa esa
gramática para interpretar sentencias del lenguaje.
• Iterator: permite recorrer una estructura de datos sin conocer
detalles de cómo están implementados los datos
• Observer: algunos objetos reflejan un cambio a raíz del
cambio de otro, por lo tanto se le debe comunicar el cambio
de este último.
• Strategy: cantidad de algoritmos relacionados encerrados en
un contexto a través del cual se selecciona uno de los
algoritmos.

Otros tipos de patrones
• Patrones de programación concurrente
• Patrones de interfaz gráfica
• Patrones de organización de código
• Patrones de optimización de código
• Patrones de robustez de código
• Patrones de fases de prueba

Plantilla GoF
• Nombre Un buen nombre es vital porque será parte del vocabulario de
diseño
• Nombres Alternativos Otros nombres de uso común para el patrón.
• Propósito Qué problema pretende solucionar.
• Motivación Descripción del problema y su contexto
– Puede consistir en un ejemplo (un escenario) que ilustre la clase
de problemas que el patrón intenta resolver.
– En general se entienden mejor los problemas concretos que los
abstractos.

• Estructura Representación gráfica de las clases de los objetos que
participan en el patrón y de sus relaciones estructurales (estáticas)
– Actualmente, lo más común es usar UML.
• Aplicabilidad ¿En qué situaciones puede/debe aplicarse el patrón?
• Participantes Las clases y objetos que participan en el patrón y sus
responsabilidades o roles
• Consecuencias ¿Qué efectos positivos y negativos implica el uso del
patrón?
» ¿Cuáles son los compromisos de diseño que implica su uso?
» ¿Qué aspectos de la estructura del sistema pueden variar de forma independiente?
• Colaboración Cómo colaboran los participantes para llevar a cabo
sus responsabilidades y proporcionar el comportamiento deseado
Plantilla GoF

• Usos conocidos Al menos dos ejemplos de uso del patrón en aplicaciones
reales.
• Implementación ¿Cómo puede implementarse el patrón en un lenguaje
de programación?
» ¿Qué dificultades implica?
» ¿Hay aspectos dependientes del lenguaje de programación?
• Código de ejemplo Fragmentos de código que ilustren cómo se
implementa el patrón en uno o varios lenguajes de programación
• Patrones relacionados ¿Cuáles son los patrones más estrechamente
relacionados con el dado?
» ¿Se usa en conjunción con otros patrones? ¿De qué
manera?
Plantilla GoF

35
public final class Singleton {
private final static Singleton singleton = new
Singleton();
private Singleton(){
System.err.println( "Objeto Singleton creado." );
}
public static Singleton
obtenerInstanciaSingleton()
{return singleton; }
}

36
public class PruebaSingleton {
// ejecutar ejemplo Singleton
public static void main( String args[] )
Singleton primerSingleton;
Singleton segundoSingleton;
primerSingleton = Singleton.obtenerInstanciaSingleton()
segundoSingleton = Singleton.obtenerInstanciaSingleton();
if ( primerSingleton == segundoSingleton )
System.err.println( "primerSingleton y segundoSingleton
" + "se refieren al mismo objeto Singleton" ); }}

38
public class Context {
Strategy strategy=null;
public Context(Strategy strategy) {
this.strategy = strategy;}
public int realizarOperacion(){
return this.strategy.calcular();}}
public interface Strategy {
int calcular();}
Estrategia

39
public class ConcreteStrategyOne implements
Strategy{ public int calcular() {return 1; }}
public class ConcreteStrategyTwo implements
Strategy {public int calcular() {return 2;}}
public class ConcreteStrategyThree implements
Strategy {public int calcular() {return 3;}}
Estrategia

41
abstract public class Sujeto {
protected Observador []observan;
public Sujeto (){observan = new Observador[10];}
abstract public Observador adscribir (Observador e);
abstract public Observador quitar (Observador e);
abstract public void registra(Observador e);
}
Observer

42
public class Sensor extends Sujeto {
private double valor;
int pos;
public Sensor (){}
public double getValor(){return valor;}
public Observador adscribir (Observador e){
observan[pos]=e;
pos++; return e;}
Observer

43
public Observador quitar (Observador e){
int indice=0;
for(int j=0; j<=observan.length;j++)
while(j<=observan.length) {
if(observan[j].equals(e))
observan[j]=null;
else System.out.println("No encontre el elemento");
} return e;
}
public void registra(Observador o) {
observan[pos]=o; }}
Observer

Beneficios de los patrones
• Los patrones favorecen la reutilización de diseños y
arquitecturas a gran escala.
• Capturan el conocimiento de los expertos y lo hacen
accesible a toda la comunidad software.
• Proporcionan un cuerpo de conocimiento utilizable por
toda la comunidad software.
• Favorecen la transmisión de conocimiento entre
profesionales y entre clientes y desarrolladores
• Proporcionan un lenguaje común. Los nombres de los
patrones forman parte del vocabulario técnico del
ingeniero software.

Problema de los patrones
• Los patrones, no llevan de forma directa a la
reutilización del código, aunque dicha
reutilización se facilita mediante su uso.
• La integración de los patrones en el proceso de
desarrollo se hace todavía de forma manual.
• El número de patrones identificados es cada vez
más grande. Las clasificaciones actuales no
siempre sirven de guía para decidir cual usar.

• El número de combinaciones patrones estilos y
atributos que se dan en la práctica son incontables.
• Los patrones se validan por la experiencia y el
debate, no mediante la aplicación de técnicas
formales
Problema de los patrones

Cómo seleccionar un patrón de diseño
• Considerar cómo los patrones de diseño
solucionan problemas de diseño.
• Buscar las intenciones de cada patrón.
• Estudiar cómo se interrelacionan los patrones.
• Estudiar patrones de propósito similar.
• Examinar la causa de un rediseño.
• Considerar que debería ser variable en un diseño.

Cómo usar un patrón de diseño
• 1. Leer el patrón una vez para tener una visión
general
• 2. Volver y estudiar la estructura, los participantes
y las colaboraciones
• 3. Ver un ejemplo concreto codificado del patrón
• 4. Elegir nombres para los participantes del patrón
que sean significativos en el contexto de la
aplicación

• 5. Definir las clases
• 6. Definir nombres específicos de la aplicación
para las operaciones en el patrón.
• 7. Implementar las operaciones que realizarán
las responsabilidades y colaboraciones del
patrón.
Cómo usar un patrón de diseño

Problema a resolver
Existe un archivo de texto, el que se debe leer
en distintos momentos y bajo condiciones
variables.
Como lo resuelvo?

Problema a resolver
Leer solo las palabras que comiencen con t
Leer las palabras de más de 5 caracteres
Leer los palíndromos
Varia la estrategia de lectura
Encapsular

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