patrones de diseño daniel mazzini [email protected] ubica solutions

Patrones de DiseñoPatrones de Diseño

Daniel MazziniDaniel Mazzini

[email protected]@ubicasolutions.com

Ubica SolutionsUbica Solutions


Conocimientos previosConocimientos previos Conocimientos de POO.Conocimientos de POO. UML (básico)UML (básico) C#C#


AgendaAgenda

Propósito de los patronesPropósito de los patrones Fundamentos de diseño.Fundamentos de diseño.

•Creación.–Factory Method–Singleton–Abstract Factory

•Estructurales–Adapter–Facade–Composite

•Comportamiento–Command–State –Observer


Propósito de los patronesPropósito de los patrones ¿Qué es un patrón de diseño?¿Qué es un patrón de diseño? ¿Por qué usarlos?¿Por qué usarlos? CategorizaciónCategorización Problema - PatrónProblema - Patrón


¿Qué es un patrón de ¿Qué es un patrón de diseño?diseño?

Ante un problema reiterado ofrece una Ante un problema reiterado ofrece una solución contrastada que lo resuelve.solución contrastada que lo resuelve.

Describe el problema en forma sencilla.Describe el problema en forma sencilla. Describe el contexto en que ocurre.Describe el contexto en que ocurre. Describe los pasos a seguir.Describe los pasos a seguir. Describe los puntos fuertes y débiles de Describe los puntos fuertes y débiles de

la solución.la solución. Describe otros patrones asociados.Describe otros patrones asociados.


¿Por qué usarlos?¿Por qué usarlos?

Mejora en la comunicación y Mejora en la comunicación y documentacióndocumentación ““Hay que hacer un Factory Method”Hay que hacer un Factory Method” Facilita la documentación interna del proyecto.Facilita la documentación interna del proyecto.

Mejora la ingeniería de software.Mejora la ingeniería de software. Eleva el nivel del grupo de desarrollo.Eleva el nivel del grupo de desarrollo.

Previene “reinventar la rueda” en diseñoPreviene “reinventar la rueda” en diseño Son soluciones ya probadas.Son soluciones ya probadas.

Mejora la calidad y estructuraMejora la calidad y estructura ““¿Cuan grande debe ser una clase?”¿Cuan grande debe ser una clase?”


CategorizaciónCategorización FundamentalesFundamentales

Se usan en otros patrones mas grandesSe usan en otros patrones mas grandes CreaciónCreación

Aislar el proceso de creación de un Aislar el proceso de creación de un objeto.objeto.

EstructuraEstructura Desacopla el sistema.Desacopla el sistema.

ComportamientoComportamiento Describe situaciones de control de flujo.Describe situaciones de control de flujo.


Problema - PatrónProblema - Patrón Crear un objeto sin especificar la Crear un objeto sin especificar la

clase a la que pertenececlase a la que pertenece Abstract FactoryAbstract Factory Factory MethodFactory Method PrototypePrototype

Dependencia para tareas especificasDependencia para tareas especificas CommandCommand Cadena de ResponsabilidadCadena de Responsabilidad


Problema – Patrón (cont)Problema – Patrón (cont) Dependencia hacia el hardware o Dependencia hacia el hardware o

softwaresoftware Abstract FactoryAbstract Factory BridgeBridge

Dependencia hacia los algoritmosDependencia hacia los algoritmos StrategyStrategy Template MethodTemplate Method BuilderBuilder


Problema – Patrón (cont)Problema – Patrón (cont) Alto acoplamientoAlto acoplamiento

FaçadeFaçade MediatorMediator ObserverObserver

Imposibilidad de cambiar la clases Imposibilidad de cambiar la clases convenientementeconvenientemente AdapterAdapter DecoratorDecorator VisitorVisitor


Fundamentos de diseñoFundamentos de diseño

Programar para las interfaz, no para Programar para las interfaz, no para la herencia.la herencia.

Favorecer la composición antes que Favorecer la composición antes que la herencia.la herencia.

Delegación.Delegación. Doble Herencia.Doble Herencia.


Herencia o interfazHerencia o interfaz La herencia de clase define la La herencia de clase define la

implementación de una clase a partir implementación de una clase a partir de otra (excepto métodos abstractos)de otra (excepto métodos abstractos)

La herencia de interfaz define como se La herencia de interfaz define como se llamara el método o propiedad, llamara el método o propiedad, pudiendo escribir distinto código en pudiendo escribir distinto código en cada clase.cada clase.


Programar para las interfazProgramar para las interfaz Reutilizar la implementación de la Reutilizar la implementación de la

clase base es la mitad de la historia.clase base es la mitad de la historia. Ventajas:Ventajas:

Reducción de dependencias.Reducción de dependencias. El cliente desconoce la implementación.El cliente desconoce la implementación. La vinculación se realiza en tiempo de La vinculación se realiza en tiempo de

ejecución.ejecución. Da consistencia (contrato).Da consistencia (contrato).

Desventaja:Desventaja: Indireccionamiento.Indireccionamiento.


Favorecer la composiciónFavorecer la composición Ventajas de la herencia:Ventajas de la herencia:

Implementación ya realizada.Implementación ya realizada. Útil en situaciones “es un”Útil en situaciones “es un”

Desventajas de usar herencia:Desventajas de usar herencia: Construir un monstruo.Construir un monstruo. No se puede cambiar la implementación No se puede cambiar la implementación

heredada en tiempo de ejecución.heredada en tiempo de ejecución. Quebrar la encapsulación.Quebrar la encapsulación. Visibilidad. Visibilidad.


Favorecer la composición Favorecer la composición (cont)(cont)

Ventajas de la composición:Ventajas de la composición: Crear una nueva clase ensamblando con Crear una nueva clase ensamblando con

mas de una clase.mas de una clase. Puede cambiar la clase con la cual Puede cambiar la clase con la cual

ensamblo en tiempo de ejecución.ensamblo en tiempo de ejecución. Centrar cada clase en una tarea.Centrar cada clase en una tarea.

Desventaja de la composición:Desventaja de la composición: Requiere escribir un poco mas de Requiere escribir un poco mas de

código.código. Indireccionamiento.Indireccionamiento.


DelegaciónDelegación Una forma de componer.Una forma de componer. Se delega un conjunto de Se delega un conjunto de

operaciones de un objeto en otro operaciones de un objeto en otro objeto.objeto.

““La herencia” que use en VB6.La herencia” que use en VB6.

+operacion()

Delegador

+operacion()

Delegado

1 1

Usa

return Delegado.operacion()


Anti-EjemploAnti-Ejemplo

Ventana

+Area()

-Ancho : double-Alto : double

Rectangulo

return Ancho * Alto

Nuevo requerimiento:No todos las ventanas son cuadradas


Ejemplo de DelegadoEjemplo de Delegado

+Area() : double

«interface»ISuperficie

+Area() : double

-Ancho : double-Alto : double

Rectangulo

return Ancho * Alto;

+Area() : double

Ventanareturn ISuperficie.Area();

+Area() : double

-Radio : double

Circulo

return Pi * (Radio^2);

• Quito la herencia en ventana

• Creo una interfaz para comunicar el delegador con el delegado

• Creo un método llamado Area en Ventana (solo para mantener compatibilidad)

• Llamo al método de la interfaz que me da el área


Delegado en .NetDelegado en .Net

+Sort()

+ListViewSorter : IComparer

ListView

+Comparer(in x : object, in y : object) : int

«interface»IComparer


NumberComparer


DateComparer

Ordena


Doble HerenciaDoble Herencia Problema:Problema:

Mantener las clases que implementan Mantener las clases que implementan como internas del proyecto (internal o como internas del proyecto (internal o Friend), pero la interfaz pública.Friend), pero la interfaz pública.

Organizar clases que tienen un Organizar clases que tienen un comportamiento parecido para que sea comportamiento parecido para que sea consistente.consistente.


Doble Herencia (cont)Doble Herencia (cont)

Clase base es Clase base es abstracta.abstracta.

La clase base puede La clase base puede heredar de mas de heredar de mas de una interfaz.una interfaz.

Una vez que están Una vez que están escritos los métodos, escritos los métodos, verifico si hay verifico si hay duplicación en las duplicación en las clases hijas.clases hijas.

+operacion1()+operacion2()

Concreta1


Abstracta


«interface»Interfaz


Concreta2


...


Doble Herencia en .NETDoble Herencia en .NET

+Fill()+FillSchema()+...()

SQLDataAdapter


DataAdapter


«interface»IDataAdapter


OLEBDDataAdapter


Patrones de creaciónPatrones de creación

Propósito:Propósito: Crear un objeto es una toma de Crear un objeto es una toma de

decisión.decisión. Separar los procesos de creación de Separar los procesos de creación de

objeto y de uso de un objeto.objeto y de uso de un objeto. Cuales veremos?Cuales veremos?

Factory MethodFactory Method SingletonSingleton Abstract FactoryAbstract Factory


Factory MethodFactory Method Problema:Problema:

La instancia del objeto a crear depende La instancia del objeto a crear depende de condiciones externas a la clase de condiciones externas a la clase cliente.cliente.

Puede cambiar independientemente de Puede cambiar independientemente de cambiar la clase cliente.cambiar la clase cliente.

Ya he creado la estructura con “Doble Ya he creado la estructura con “Doble Herencia”, pero ahora necesito poder Herencia”, pero ahora necesito poder crear una instancia de cualquier clase crear una instancia de cualquier clase concreta.concreta.



SQLDataAdapter


DataAdapter


«interface»IDataAdapter


OLEBDDataAdapter

Cliente Editar

Factory MethodFactory Method

+CrearDataAdapter(in tipo : int) : IDataAdapter

«interface»IFactoriaDataAdapter

Crear

+CrearDataAdapter(in tipo : int) : IDataAdapter

FactoriaDataAdapter

Crear


F.M. con Constructor F.M. con Constructor EstáticoEstático

#MD5()

MD5

+Create(in tipo : string) : HashAlgorithm

HashAlgorithm

«interface»ICryptoTransform

Cliente Usar

Crear

#SHA1()

SHA1

#SHA256()

SHA256

•Método estático en clase abstracta que retorno instancias.• Constructores privados o protegidos.


SingletonSingleton Problema:Problema:

No se puede tener mas de una instancia No se puede tener mas de una instancia de una clase.de una clase.

Se necesita controlar el acceso a una Se necesita controlar el acceso a una clase.clase.


SingletonSingleton

if (instancia==null){ Mutex mutex = new Mutex(); mutex.WaitOne(); if(instancia==null) instancia = new ClaseUnica(); mutex.Close();}return instancia;

if (instancia==null) instancia = new ClaseUnica();return instancia;

-ClaseUnica()+ObtenerInstancia() : ClaseUnica+Operacion1()

-instancia : ClaseUnica

ClaseUnica• Cambio el constructor a privado.• Hago que la clase no pueda ser

heredada.• Agrego una variable estática del

mismo tipo de la clase donde esta contenida. (instancia)

• Agrego un método estático que retorne la variable estática. (GetInstance)

• No creo el objeto hasta que sea necesario (Lazy Creation)

• Agrego el código necesario para no crear dos instancias en distintos thread.


Abstract FactoryAbstract Factory ProblemaProblema

Necesito crear una familia de objetos.Necesito crear una familia de objetos. Trabajo con mas de una familia.Trabajo con mas de una familia. No puedo combinar ítems de las familias No puedo combinar ítems de las familias

de objetos.de objetos. El resto del sistema debe trabaja sin El resto del sistema debe trabaja sin

distinguir entre familias de objetos.distinguir entre familias de objetos.


TourDeFrancia

Abstract FactoryAbstract Factory

Bicicleta Paris-Paris

CuadroAluminio Rueda 26"

ParisDakar

GP de Catalunya

Moto Paris-Dakar

CuadroAcero Rueda Moto

Monoplaza Rueda F1

F1 Circuito Montmelo

Carrera

Movil Trazado

Chasis Rueda


Carrera+CrearMovil(Chasis,Rueda[]):Movil+CrearRueda():Rueda+CrearChasis():Chasis+CrearTrazado():Trazado

TourDeFrancia+CrearMovil(Chasis,Rueda[]):Movil+CrearRueda():Rueda+CrearChasis():Chasis+CrearTrazado():Trazado

Ruedas CrearRueda() { return new Rueda26();}

ParisDakar+CrearMovil(Chasis,Rueda[]):Movil+CrearRueda():Rueda+CrearChasis():Chasis+CrearTrazado():Trazado

Ruedas CrearRueda() { return new RuedaMoto();}

GP de Catalunya+CrearMovil(Chasis,Rueda[]):Movil+CrearRueda():Rueda+CrearChasis():Chasis+CrearTrazado():Trazado

Ruedas CrearRueda() { return new RuedaF1();}


Patrones de estructuraPatrones de estructura

Propósito:Propósito: Desacoplar el sistema.Desacoplar el sistema. Obtener una estructura flexible.Obtener una estructura flexible. Organizar.Organizar.

Cuales veremos?Cuales veremos? AdapterAdapter FacadeFacade CompositeComposite


FacadeFacade Problemas:Problemas:

El cliente hace muchos viajes al El cliente hace muchos viajes al servidor.servidor.

Separe por capas, pero tengo muchas Separe por capas, pero tengo muchas clases públicas en el servidor para que clases públicas en el servidor para que puedan ser creadas desde el cliente.puedan ser creadas desde el cliente.

Necesito estructurar las llamadas desde Necesito estructurar las llamadas desde el cliente.el cliente.


FacadeFacade

Form Cliente

Form Pedidos

Form Ctas Corrientes

Presentación Lógica

Cliente


FacadeFacadeCliente A B C

A.M

B.M

C.M

Facade A B CCliente

F.MA.M

B.M

C.M


FacadeFacade

Caso de Uso = FacadeCaso de Uso = Facade Un caso de uso es lo interacción de un Un caso de uso es lo interacción de un

actor con el sistema. La métodos de la actor con el sistema. La métodos de la fachada encapsulan los pasos fachada encapsulan los pasos necesarios para llevar a cabo lo que el necesarios para llevar a cabo lo que el cliente desea hacer.cliente desea hacer.

SistemaFacturacion

Cliente

Login


AdapterAdapter Problemas:Problemas:

Necesitamos llamar a un método a Necesitamos llamar a un método a través de una interfaz para no tener través de una interfaz para no tener dependencia en el cliente.dependencia en el cliente.

La librería a la que hay que llamar no es La librería a la que hay que llamar no es nuestra y no implementa esa interfaz.nuestra y no implementa esa interfaz.

No contamos con el código fuente de la No contamos con el código fuente de la librería.librería.


AdapterAdapter

Cliente IOperacion+Operacion()

Externa+DiferenteNombre()

ClaseA+Operacion()

ClaseB+Operacion()

ExternoAdaptado+ExternoAdaptado(Externa)+Operacion()

_externa.DiferenteNombre()


CompositeComposite Problema:Problema:

Estructuras de árbol o estructuras 1-N.Estructuras de árbol o estructuras 1-N. Tiene un objeto complejo que hay que Tiene un objeto complejo que hay que

descomponer en partes.descomponer en partes. Nodos especiales que pueden contener Nodos especiales que pueden contener

otros nodos.otros nodos.


CompositeComposite

Especificación+EstaOK(Producto):bool

Almacén-Productos():ArrayList+Seleccionar(Especificacion):ArrayList

ColorEsp+ColorEsp(ColorTipo)+EstaOK(Producto):bool

TamañoEsp+TamañoEsp(TamañoTipo)+EstaOK(Producto):bool

Espec Rojos = new ColorEsp(Color.Red);ArrayList prodRojos =alm.Seleccionar(Rojos);

Espec Peq = new TamañoEsp(Tamaño.Pequeño);ArrayList prodPeq = alm.Seleccionar(Peq);

Espec RojoPeq = new CompuestoAndEsp(

new ColorEsp(Color.Red),new TamañoEsp(Tamaño.Pequeño));

ArrayList prodRojos =alm.Seleccionar(RojoPeq);

return (_espec1.EstaOK(Producto) && _espec2.EstaOK(Producto));

CompuestoAndEsp+CompuestoEsp(Espec, Espec)+EstaOK(Producto):bool


CompositeComposite

Especificación+EstaOK(Producto):bool

Almacén-Productos():ArrayList+Seleccionar(Especificacion):ArrayList

ColorEsp TamañoEsp

Espec[] ar = new Espec[] {new ColorEsp(Color.Red),

new TamañoEsp(Tamaño.Pequeño)};Espec ExpresionOr = new CompOrEsp(ar);ArrayList prodRojos =alm.Seleccionar(ExpresionOr);

CompuestoEsp#CompuestoEsp(Espec[])

CompAndEsp+CompAndEsp(Espec[])+EstaOK(Producto):bool

CompOrEsp+CompOrEsp(Espec[])+EstaOK(Producto):bool

Lista


Composite DinámicoComposite DinámicoEmpleado

+Agregar(Empleado)+Quitar(Empleado)+ObtenerSueldos():double

NodosHojas NodosPadre+Agregar(Empleado)+Quitar(Empleado)+ObtenerSueldos():double Empleados


Empleado


-EsHoja()-Empleados:Arraylist

Empleados


Patrones de Patrones de ComportamientoComportamiento

Propósito:Propósito: Asignación de responsabilidad = Asignación de responsabilidad =

Distribuir el comportamiento.Distribuir el comportamiento. Comunicación entre instancias.Comunicación entre instancias. Se usa mas la composición que la Se usa mas la composición que la

herencia.herencia. Cuales veremos?Cuales veremos?

CommandCommand StrategyStrategy StateState


CommandCommand Problema:Problema:

Operaciones repetidas (por ejemplo, en Operaciones repetidas (por ejemplo, en el menú y en el toolbar).el menú y en el toolbar).

Necesita controlar la secuencia de las Necesita controlar la secuencia de las operaciones.operaciones.

Necesito hacer un log de las Necesito hacer un log de las operaciones que ejecuta el cliente.operaciones que ejecuta el cliente.


CommandCommand

ICommand+Hacer()

Comando1+Commando1(Estado)

+Hacer()

Comando2+Comando2(Ejecutar)

+Hacer()

Cliente


CommandCommand Tambien puedo:Tambien puedo:

Crear un método Deshacer en la Crear un método Deshacer en la Interfaz.Interfaz.

Puedo crear una pila de los últimos Puedo crear una pila de los últimos comandos que se ejecutaran.comandos que se ejecutaran.

Puedo sacar de la pila de comandos Puedo sacar de la pila de comandos ejecutados y llamar al método ejecutados y llamar al método Deshacer.Deshacer.

Juntándolo con el patrón Composite Juntándolo con el patrón Composite puedo generar un comando Macro.puedo generar un comando Macro.


CommandCommand

CommandManager

Cliente

+Undo(int Cantidad)+Redo(int Cantidad)+CrearComando(estado)

ICommand+Hacer()+DesHacer()

Comando1+Comando1(Estado)+Hacer()+Deshacer()

Comando2+Comando2(Estado)+Hacer()+Deshacer()

ComandoMacro+Comando2(Estado)+Hacer()+Deshacer()

lista


StateState Problema:Problema:

Mantener el estado de un objeto.Mantener el estado de un objeto. La organización de la lógica que maneja La organización de la lógica que maneja

el estado (maquina de estado) se torna el estado (maquina de estado) se torna incontrolable.incontrolable.

Acoplamiento entre la funcionalidad Acoplamiento entre la funcionalidad propia de la clase y la funcionalidad propia de la clase y la funcionalidad para manejar el estado de un objeto.para manejar el estado de un objeto.


StateState

Boya-EstadoActual:Estado

Estado+CambiarEstado()




ObserverObserver Problema:Problema:

Mantener distintos objetos relacionados, Mantener distintos objetos relacionados, generalmente son relaciones 1 – N.generalmente son relaciones 1 – N.

Mantener las dependencias entre objetos, sin Mantener las dependencias entre objetos, sin necesidad de conocer al otro objeto.necesidad de conocer al otro objeto.

Tipos de objetos:Tipos de objetos: Publicador : Aquel que tiene que notificar de un Publicador : Aquel que tiene que notificar de un

cambio.cambio. Suscriptores: Aquellos interesados en recibir la Suscriptores: Aquellos interesados en recibir la

notificación.notificación.


ObserverObserver

Publicador+Agregar(Observador)+Quitar(Observador)+Notificar()

Observador+Actualizar()

Boya+ObtenerEstado()

C.Control+Actualizar()

foreach Observador item in al{

Item.Actualizar()}


Otras consideracionesOtras consideraciones Puedo enviar la información Puedo enviar la información

necesaria a los suscriptores al necesaria a los suscriptores al notificar o que pida lo que necesita notificar o que pida lo que necesita (dependencia hacia el publicador)(dependencia hacia el publicador)

Ante casos de muchos publicadores, Ante casos de muchos publicadores, puedo hacer un Gestor de Cambios puedo hacer un Gestor de Cambios que haga la función de mediador.que haga la función de mediador.

Al notificar se puede usar delegados Al notificar se puede usar delegados y pasar clases que hereden de y pasar clases que hereden de EventArgs al Suscriptor.EventArgs al Suscriptor.


ConclusionesConclusiones Empiece por un patron, estudie los Empiece por un patron, estudie los

problemas que resuelve y pase problemas que resuelve y pase cuando lo haya probado.cuando lo haya probado.

Si la espada ya esta sobre su cabeza, Si la espada ya esta sobre su cabeza, lea los problemas que resuelven todos lea los problemas que resuelven todos los patrones.los patrones.

No deje de leer:No deje de leer: Patrones de Diseño, E. Gamma y otros Patrones de Diseño, E. Gamma y otros

(GoF).(GoF). Patterns of Enterprise Application Patterns of Enterprise Application

Architecture, Martin FowlerArchitecture, Martin Fowler

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