PDF de programación - Patrones de diseño - Reuso del desarrollo a nivel arquitectural

Patrones de diseño

Reuso del desarrollo a nivel arquitectural

M. Telleria, L. Barros, J.M. Drake

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Patrones de diseño

Soluciones de diseño que son válidas en distintos contextos y
que han sido aplicadas con éxito en otras ocasiones.
● Se debe haber comprobado su efectividad resolviendo problemas

similares en ocasiones anteriores.

● Deben ser reusables: se puede aplicar a diferentes problemas de

diseño en distintas circunstancias.

● Estamos a nivel de UML
● Término acuñado por Christophe Alexander en arquitectura

(de edificios) y popularizado en informática por el Gang of Four:
● Erich Gamma
● Richard Helm
● Ralph Johnson
● John Vlissides

famosos por el libro “Design Patterns: Elements of Reusable Object-
Oriented Software (1996)”

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Libro del Gang Of Four (GOF book)

Fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Design_Patterns

● Libro de ingeniería de software muy

influyente publicado en 1995.

● Neutral respecto al lenguaje. Asume

sólo que es orientado a objetos

● Consejos que da:

● Composición frente a herencia.
● Centrarse en interfaces frente a

implementación.

● Uso de tipos genéricos.

● Presenta patrones diversos:

Creación de objetos: Abstract Factory, Builder...

● Estructura: Adapter, Facade...
● Comportamiento: Iterator, Interpreter, State...
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Ventajas de los patrones de diseño

Ayudan a “arrancar” en el diseño de un programa complejo.
● Dan una descomposición de objetos inicial “bien pensada”.
● Pensados para que el programa sea escalable y fácil de mantener.
● Otra gente los ha usado y les ha ido bien.

● Ayudan a reutilizar técnicas.

● Mucha gente los conoce y ya sabe como aplicarlos.
● Estamos en un alto nivel de abstracción.
● El diseño se puede aplicar a diferentes situaciones.

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Ejemplo: Maquina de estado

Tenemos la siguiente máquina de estado

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Objetivo: Ofrecer una interfaz

public static void main(String[] args) {
public static void main(String[] args) {

PuertaGarageInt puerta = new PuertaGarage();
PuertaGarageInt puerta = new PuertaGarage();

puerta.pulsaBoton();
puerta.pulsaBoton();

puerta.sensorAbierto();
puerta.sensorAbierto();

puerta.pulsaBoton();
puerta.pulsaBoton();

puerta.sensorPaso();
puerta.sensorPaso();

puerta.sensorAbierto();
puerta.sensorAbierto();

puerta.pulsaBoton();
puerta.pulsaBoton();

puerta.sensorCerrado();
puerta.sensorCerrado();

}}

Compuesta por los eventos externos.
● Con datos estrictamente funcionales

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Todos sabemos implementar una m.d.e.

Implementación típica (seguramente la primera que se nos
ocurre)

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Implementacion clásica (codigo java)

public void pulsaBoton(){
public void pulsaBoton(){

switch(currentState)
switch(currentState)
{{
case CERRADO:
case CERRADO:

exitAction();
exitAction();
currentState=GarageState.ABRIENDO;
currentState=GarageState.ABRIENDO;
entryAction();
entryAction();
break;
break;

case ABRIENDO:
case ABRIENDO:

exitAction();
exitAction();
currentState=GarageState.CERRANDO;
currentState=GarageState.CERRANDO;
entryAction();
entryAction();
break;
break;

case ABIERTO:
case ABIERTO:

exitAction();
exitAction();
currentState=GarageState.CERRANDO;
currentState=GarageState.CERRANDO;
entryAction();
entryAction();
break;
break;

case CERRANDO:
case CERRANDO:

exitAction();
exitAction();
currentState=GarageState.ABRIENDO;
currentState=GarageState.ABRIENDO;
entryAction();
entryAction();
break;
break;

}}

}}

private void entryAction()
private void entryAction()
{{

switch(currentState)
switch(currentState)
{{
case ABRIENDO:
case ABRIENDO:

motorUp();
motorUp();
break;
break;

case CERRANDO:
case CERRANDO:
motorDown();
motorDown();
break;
break;

default: {};
default: {};
}}



}}

}}

private void exitAction()
private void exitAction()
{{

switch(currentState){
switch(currentState){
case ABRIENDO:
case ABRIENDO:
motorStop();
motorStop();
break;
break;

case CERRANDO:
case CERRANDO:
motorStop();
motorStop();
break;
break;

default: {};
default: {};

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Problemas de la implementación clásica

Dos bloques switch anidados:
● Para el estado actual
● Para el evento

● Añadir un estado significa modificar los 2 bloques switch

● Y no equivocarse!!.

● El código está articulado en función de los eventos

● Pero el pensamiento del diseñador está en función de los estados.

● No hay reuso o sobrecarga en función de los estados

● No se puede reusar acciones comunes entre los diferentes case del

switch.

● No se puede definir atributos específicos a cada estado.

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Patrón de máquina de estado

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Claves del funcionamiento

La clase PuertaGarageEstado fuerza el polimorfismo.
● En realidad la clase contexto (PuertaGarageContext) siempre tendrá una

referencia a los objetos de las subclases estado una vez llama al arranca().

● No puede ser abstracta porque es necesario instanciarla.

● Los abtributos estado (estadoCerrado … estadoAbriendo) han de

ser estáticos.
● De forma que cuando la clase contexto ejecute los métodos evento

(pulsaBoton(), etc) los ejecute siempre sobre los mismos objetos (y no atributos
de esos objetos).

● La funcionalidad del método arranca() no se puede incluir en el

constructor de PuertaGarageEstado()
● De lo contrario aparecerían problemas de recurrencia infinita.

● La clase contexto libera al programa usuario de obligaciones ligadas al

patrón.
● Llamar al método arranca() y recoger el resultado de los métodos evento y

sobreescribirlo en la referencia al estado.

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Traducción a código (I): Clase Context

public class PuertaGarageContexto implements PuertaGarageInterface{
public class PuertaGarageContexto implements PuertaGarageInterface{

private PuertaGarageEstadosPattern estado_actual;
private PuertaGarageEstadosPattern estado_actual;

public PuertaGarageContexto()
public PuertaGarageContexto()
{{

estado_actual = new PuertaGarageEstadosPattern();
estado_actual = new PuertaGarageEstadosPattern();
estado_actual = estado_actual.arranca();
estado_actual = estado_actual.arranca();

public void pulsaBoton()
public void pulsaBoton()
{{

estado_actual = estado_actual.pulsaBoton();
estado_actual = estado_actual.pulsaBoton();

}}

}}

}}

}}

}}

}}

public void sensorAbierto()
public void sensorAbierto()
{{

estado_actual = estado_actual.sensorAbierto();
estado_actual = estado_actual.sensorAbierto();

public void sensorCerrado()
public void sensorCerrado()
{{

estado_actual = estado_actual.sensorCerrado();
estado_actual = estado_actual.sensorCerrado();

public void sensorPaso()
public void sensorPaso()
{{

estado_actual = estado_actual.sensorPaso();
estado_actual = estado_actual.sensorPaso();

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Traducción a código (II): Clase Estados

public class PuertaGarageEstadosPattern {
public class PuertaGarageEstadosPattern {

private static Cerrado estadoCerrado;
private static Cerrado estadoCerrado;
private static Abriendo estadoAbriendo;
private static Abriendo estadoAbriendo;
private static Abierto estadoAbierto;
private static Abierto estadoAbierto;
private static Cerrando estadoCerrando;
private static Cerrando estadoCerrando;

protected void entry() { }
protected void entry() { }
protected void exit() { }
protected void exit() { }

public PuertaGarageEstadosPattern arranca()
public PuertaGarageEstadosPattern arranca()
{{

estadoCerrado = new Cerrado();
estadoCerrado = new Cerrado();
estadoAbierto = new Abierto();
estadoAbierto = new Abierto();
estadoAbriendo = new Abriendo();
estadoAbriendo = new Abriendo();
estadoCerrando = new Cerrando();
estadoCerrando = new Cerrando();

estadoCerrado.entry();
estadoCerrado.entry();
return estadoCerrado;
return estadoCerrado;



}}

// Eventos
// Eventos
public PuertaGarageEstadosPattern pulsaBoton() { return this; }
public PuertaGarageEstadosPattern pulsaBoton() { return this; }
public PuertaGarageEstadosPattern sensorAbierto() { return this; }
public PuertaGarageEstadosPattern sensorAbierto() { return this; }
public PuertaGarageEstadosPattern sensorCerrado() { return this; }
public PuertaGarageEstadosPattern sensorCerrado() { return this; }
public PuertaGarageEstadosPattern sensorPaso() { return this; }
public PuertaGarageEstadosPattern sensorPaso() { return this; }

// Acciones
// Acciones
private void motorUp() {
private void motorUp() {

System.out.println("Motor Up activado");
System.out.println("Motor Up activado");

}}
private void motorDown() {
private void motorDown() {

}}
private void motorStop() {
private void motorStop() {

System.out.println("Motor Down activado");
System.out.println("Motor Down activado");

System.out.println("Motor Stop activado");
System.out.println("Motor Stop activado");

}}

// SUBCLASSES AQUI
// SUBCLASSES AQUI

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Traducción a código (III): Sub-clases estados

private class Abriendo extends PuertaGarageEstadosPattern
private class Abriendo extends PuertaGarageEstadosPattern

{{

protected void entry()
protected void entry()
{{

super.entry();
super.entry();

motorUp();
motorUp();

}}

public PuertaGarageEstadosPattern pulsaBoton() {
public PuertaGarageEstadosPattern pulsaBoton() {

this.exit();
this.exit();

estadoCerrando.entry();
estadoCerrando.entry();
return estadoCerrando;
return estadoCerrando;

}}

public PuertaGarageEstadosPattern sensorA