Design Patterns
Design Patterns
A definição clássica para
Pattern
é a seguinte: "um
Pattern
descreve um problema que se repete várias
vezes em um determinado meio, e em seguida descreve
o núcleo da sua solução, de modo que esta solução
possa ser usada milhares e milhares de vezes”
[
Christopher Alexander
].
Patterns
são soluções genéricas e reutilizáveis, aplicáveis
em classes de problemas bem conhecidos. Soluções que
um dia funcionaram, tornam-se receitas para situações
similares (desde que estas soluções tenham sido
Patterns - Histórico
A idéia de armazenar informação sobre padrões
observados em um contexto pode ser atribuída ao
arquiteto Christopher Alexander e foi elaborada no
contexto de arquitetura.
Alexander define um ordem para a aplicação de patterns; O enfoque do pattern é problema em questão;
É sustentada a teoria que patterns podem gerar arquiteturas
completas.
No seu livro
The Timeless Way of Building,
mostra como
patterns
podem ser aplicados na construção de casas,
assim como no planejamento de bairros e cidades.
Patterns - Histórico
Em 1994, 4 autores – Erich Gamma, Richard
Helm, Ralph Johnson e John Vlissides
-publicaram o primeiro catálogo de
Design
Patterns
para programas orientado a objetos:
Design Patterns
– Elements of Reusable
Object-Oriented software (GoF book).
Classificações de Patterns
Podem ser classificados quanto ao:
Escopo:
Classes; Objetos.
Quanto ao seu propósito:
Criacional; Estrutural;
Organização de Design Patterns
Quanto ao escopo:
classes:
patterns
tratam do relacionamento entre
classes e subclasses;
objetos:
patterns
tratam relacionamentos entre
objetos e por isso podem ser alterados em tempo de
execução.
Ex: Um padrão estrutural de classe utiliza herança
para compor as classes, enquanto um padrão
estrutural de objeto descreve como estes devem ser
agrupados.
Organização de Design Patterns
Quanto ao seu propósito:
Criacional;
Estrutural;
Organização de Design Patterns
Quanto ao seu propósito:
Criacional:
Diz respeito ao processo de criação de um objeto;
Ex1: Builder - separa a construção de um objeto complexo
de sua representação, desta maneira um mesmo processo pode ser utilizado para criar diferentes representações.
Estrutural;
Organização de Design Patterns
Quanto ao seu propósito:
Criacional;
Estrutural:
Diz respeito a composição de objetos e classes;
Ex: Composite - Compõe objetos em árvores de agregação
(relacionamento parte-todo). O Composite permite que objetos agregados sejam tratados como um único objeto.
Organização de Design Patterns
Quanto ao seu propósito:
Criacional;
Estrutural;
Comportamental (funcionamento):
Caracteriza o modo como classes e objetos interagem e
compartilham responsabilidades.
Ex: Iterator - Provê um modo de acesso a elementos de um
agregado de objetos, seqüencialmente, sem exposição de estruturas internas.
Organização dos Design Patterns
Propósito
Criação Estrutural Funcionamento
Escopo Class Factory Method Adapter (classe) Interpreter
Template Method
Object Abstract Factory Adapter (object) Chain of Responsibility Builder Bridge Command
Prototype Composite Iterator Singleton Decorator Mediator
Façade Memento Flyweight Observer Proxy State
Strategy Visitor
Descrição de Patterns
Nome do Pattern e Classificação: Passa a fazer parte do vocabulário dos
projetistas.
Propósito: Respostas para as perguntas - O quê o Pattern faz? Que tipo de
problema ou característica particular de Design ele trata?
Também Conhecido Como: Conjunto de outros nomes (apelidos) conhecidos
para o Pattern, se existir algum.
Motivação: Um cenário que ilustra o problema de Design e como as estruturas
de classes e objetos no Pattern o resolvem.
Aplicação: Respostas para as perguntas - Quais são as situações onde este
Pattern pode ser aplicado? Quais são os exemplos de Designs que ele pode tratar? Como você pode reconhecer estas situações?
Estrutura: Uma representação gráfica das classes no Pattern.
Participantes: As classes e/ou objetos que participam no Design Pattern, e
Descrição de Patterns
Colaborações: Como os participantes interagem para cumprir suas
responsabilidades.
Conseqüências: Respostas para as perguntas - Como o Pattern
alcança seus objetivos? Quais são os resultados do uso do Pattern?
Implementação: Dicas e técnicas que Designer deve saber, e
possíveis armadilhas para as quais ele deve estar preparado.
Código Exemplo: Fragmentos de código que ilustrem como o Pattern
deve ser implementado
Usos Conhecidos: Exemplos de utilização do Pattern em sistemas já
implementados.
Patterns Relacionados: Lista de todos os Patterns fortemente
Iterator
Nome do Pattern e Classificação: Iterator - Funcional de objeto Propósito:
Provê um modo de acesso a elementos de um agregado de objetos,
seqüencialmente, sem exposição de estruturas internas.
Também Conhecido Como:
Cursor
Motivação:
Um objeto que possua agregações deve permitir que seus elementos
sejam acessados sem que sua estrutura interna seja exposta. De uma maneira geral pode se desejar que estes elemento sejam percorridos em várias ordens. De frente para trás, vice-versa, ou mesmo em ordem
aleatória, sem no entanto ter que modificar a interface de lista
Iterator
Motivação: Cabe ao pattern o acesso e o percorrimento da lista de
diferentes formas. Estas funções são armazendas em um objeto
Iterator. A classe Iterator define um interface para o acesso aos elemento da lista.
Os objetos listas são
responsáveis por criar seus
próprios iteradores e o fazem através do “Factory Method”
Iterator First() Next() IsDone() CurrentItem() AbstractList CreateIterator() Count() Append() Remove() <<Interface>> List CreateIterator() ListIterator SkipListIterator SkipList CreateIterator() Cliente
Iterator
Aplicação: O uso do
pattern
se aplica quando se quer:
acessar o conteúdo de objeto agregados sem expor sua
representação interna;
suportar mais de uma maneira de percorrer a lista;
prover interface única para percorrer estruturas agregadas
Iterator
Estrutura: Iterator First() Next() IsDone() CurrentItem() Aggregate CreateIterator() <<Interface>> ConcreteAggregate CreateIterator() ConcreteIterator return new ConcreteIterator (this) ClienteIterator
Participantes: Iterator
Define um interface para o acesso e percorrimento;
ConcreteIterator
Implementa a interface do Iterator;
Mantéma informação sobre o elemento percorrido;
Aggregate
Define um interface para a criação do objeto Iterator;
ConcreteAggregate
Implementa o método da interface que retorna uma instância do
ConcreteIterator.
Colaborações: ConcreteIterator mantém a referência ao objeto que
Iterator
Conseqüências:
Suporta variações na ordem de percorrimento de maneira fácil; Simplifica a interface Aggregate;
Mais de um percorrimento pode acontecer, já que o seu estado é
armazenado em cada Iterator.
Implementação: … Código Exemplo: ... Usos Conhecidos: ... Patterns Relacionados:
Composite: Estruturas recursivas; Factory Method;
Dicas
Definir o problema, uma possível solução, todavia sem
entrar em detalhes de implementação;
Verificar o propósito de cada
pattern
, segundo os intuitos
de criação, estruturação e comportamento;
Estudar como cada
pattern
pode se relacionar;
Catálogo de Design Patterns
Abstract Factory: Provê uma interface para criação de famílias de
objetos relacionados ou interdependentes. Remove a dependência entre o cliente, que usa os objetos, e a classe dos objetos
produzidos.
Adapter: Converte a interface de uma classe em outra, esperada pelo
cliente. O Adapter permite que classes que antes não poderiam
trabalhar juntas, por incompatibilidade de interfaces, possam agora fazê-lo.
Bridge: Separa uma abstração de sua implementação, de modo que
ambas possam variar independentemente.
Builder: Provê uma interface genérica para a construção incremental
de agregações. Um Builder esconde os detalhes de como os componentes são criados, representados e compostos.
Catálogo de Design Patterns
Chain of Responsibility: Encadeia os objetos receptores e transporta a
mensagem através da corrente até que um dos objetos a responda. Assim, separa (provê loose coupling) objetos transmissores dos
receptores, dando a chance de mais de um objeto poder tratar a mensagem.
Command: Encapsula uma mensagem como um objeto, de modo que se
possa parametrizar clientes com diferentes mensagens. Separa, então, o criador da mensagem do executor da mesma.
Composite: Compõe objetos em árvores de agregação (relacionamento
parte-todo). O Composite permite que objetos agregados sejam tratados como um único objeto.
Decorator: Anexa responsabilidades adicionais a um objeto
dinâmicamente. Provê uma alternativa flexível para extensão de funcionalidade, sem ter que usar Herança.
Catálogo de Design Patterns
Facade: Provê uma interface unificada para um conjunto de interfaces
em um subsistema. O Facade define uma interface alto nível para facilitar o uso deste subsistema.
Factory Method: Define uma interface para criação de um objeto,
permitindo que as suas subclasses decidam qual classe instanciar. O Factory Method deixa a responsabilidade de instanciação para as subclasses.
Flyweight: Usa o compartilamento para dar suporte eficiente a um
grande número de objetos com alto nível de granularidade.
Interpreter: Usado para definição de linguagem. Define
representações para gramáticas e abstrações para análise sintática.
Iterator: Provê um modo de acesso a elementos de um agregado de
Catálogo de Design Patterns
Mediator: Desacopla e gerencia as colaborações entre um grupo deobjetos. Define um objeto que encapsula as interações dentre desse grupo.
Memento: Captura e externaliza o estado interno de um objeto
(captura um "snapshot"). O Memento não viola o encapsulamento.
Observer: Provê sincronização, coordenação e consistência entre
objetos relacionados.
Prototype: Especifica os tipos de objetos a serem criados num sistema,
usando uma instância protótipo. Cria novos objetos copiando este protótipo.
Proxy: Provê Design para um controlador de acesso a um objeto. Singleton: Assegura que uma classe tenha apenas uma instância e
Catálogo de Design Patterns
State: Deixa um objeto mudar seu comportamento quando seu
estado interno muda, mudando, efetivamente, a classe do objeto.
Strategy: Define uma família de algoritmos, encapsula cada um
deles, e torna a escolha de qual usar flexível. O Strategy desacopla os algoritmos dos clientes que os usa.
Template Method: Define o esqueleto de um algoritmo em uma
operação. O Template Method permite que subclasses componham o algoritmo e tenham a possibilidade de redefinir certos passos a
serem tomados no processo, sem contudo mudá-lo.
Visitor: Representa uma operação a ser realizada sobre elementos da
estrutura de um objeto. O Visitor permite que se crie um nova
operação sem que se mude a classe dos elementos sobre as quais ela opera.
Exercício de Design Patterns
1.Defina seu entendimento sobre design patters 2.Descreva a estrutura de design Pattern
3.Descreva e identifique quais são as classificações de design
Pattern
4.Quais são as situações onde um Pattern pode ser aplicado e
como você pode reconhecer estas situações?
5.Quais as vantagens de adotar Design Pattern 6.Quais as desvantagens de adotar Design Pattern
7.Suponha que você irá desenvolver um aplicativo WEB responsável
por cadastrar informações de Clientes e Fornecedores, qual Pattern você usaria e Por que ?
Exercício de Design Patterns
8.Preencha abaixo as informações do Pattern que você escolheu.
8.1.Nome do Pattern e Classificação: 8.2.Propósito:
8.3.Também Conhecido Como: Conjunto de outros nomes (apelidos)
conhecidos para o Pattern, se existir algum.
8.4.Motivação: 8.5.Aplicação:
8.6.Estrutura: Uma representação gráfica das classes no Pattern. 8.7.Participantes: 8.8.Colaborações: 8.9. Consequências: 8.10.Implementação: 8.11.Código Exemplo: 8.12.Usos Conhecidos: 8.13.Patterns Relacionados:
