Este documento presenta información sobre el diseño orientado a objetos utilizando patrones de diseño. Explica conceptos como responsabilidades, patrones GRASP como experto en información y bajo acoplamiento, y el patrón de diseño Observer. También describe el formato estándar para documentar patrones de diseño y cómo los patrones ayudan a resolver problemas comunes de una manera reutilizable.

1. CLASE 9:
DISEÑO CON PATRONES
Universidad Simón Bolívar. Ing. de Software.
Prof. Ivette C. Martínez

2. Diseño de Objetos
 Identificar requerimientos, crear un modelo del
dominio, agregar métodos a las clases de software,
definir mensajes para cumplir los requerimientos…
 Simple?!?
 Quémétodos pertenecen a cada clase?
 Como asignamos responsabilidades a las clases
 La herramienta crítica de diseño de software es una
mente bien educada en los principios de diseño y en
patrones de diseño

3. Diseño de Objetos: entradas
 PDV entradas al proyecto:
 Texto del Caso de Uso Procesar Venta
 Definir el comportamiento
 Diagrama de Secuencia del Sistema
 Identificar los mensajes del sistema
 Los contratos de las operaciones
 Establecer los eventos a diseñar y detallar las post-
condiciones a satisfacer

4. Diseño de Objetos: entradas
 PDV entradas al proyecto:
 Especificaciones adicionales
 Define objetivos no-funcionales
 Glosario
 Formato de los datos, datos relacionados con la interfaz de
usuario y la base de datos.
 Modelo del Dominio
 Esquema inicial de los objetos de software en la capa del
dominio de la arquitectura del software

5. Diseño Dirigido por Responsabilidades
 Una responsabilidad es un contrato u obligación de una clase.
 Qué debe “conocer” una clase? [responsabilidad de
conocimiento]
 Datos encapsulados privados
 Objetos relacionados
 Cosas que puede derivar o calcular
 Qué debe “hacer” una clase? [responsabilidad de acción]
 Realizar una acción (crear un objeto, realizar un cálculo)
 Iniciar una acción en otros objetos
 Controlar/coordinar acciones en otros objetos
 Las responsabilidades se le asignan a los objetos durante el
diseño de objetos

6. Ejemplos de Responsabilidades
 “Una venta es responsable de crear una
VentaLineaDeProducto” (hacer)
 “Una venta es responsable de conoces su total” (conocer)
 Las responsabilidades de conocimiento están relacionadas con
los atributos y las asociaciones en el modelo del dominio.
 Las responsabilidades de acción pueden ser expresadas en
diferentes granularidades.
 Las responsabilidades de acción son implementadas mediante
métodos.

7. Modelo del Dominio y
Responsabilidades
 El modelo del Dominio ilustra los atributos y las
asociaciones => inspira las responsabilidades de
“conocimiento”
 Los métodos cumplen las responsabilidades
 Solo(dentro del objeto mismo)
 Mediante la colaboración con otros objetos y métodos

8. Patrones de Aprendizaje
 Las soluciones exitosas en muchas áreas del
esfuerzo humano tienen sus raices en patrones.
 Un objetivo importante de la educación es transmitir
patrones de aprendizaje de generación en generación.
 Ejemplos: Patrones usados para aprender ajedrez
 Aprende a desarrollar buen software es parecido
a aprender a jugar bien ajedrez.

9. Qué es un patrón ?
• Cada Patrón describe un problema que
ocurre una y otra vez en nuestro ambiente, y
luego describe el núcleo de la solución a ese
problema, de forma tal que esa solución
puede ser usada un millón de veces, sin
hacerlo de la misma manera dos veces.
C. Alexander, “The Timeless Way of Building”, 1979

10. Visión de patrones de Alexander
 Regla de tres partes que expresa una relación
entre cierto contexto, un problema y una solución.
 Elemento del mundo – una relación entre
 un contexto
 un sistema de fuerzas que ocurren repetidamente
en el contexto
 una configuración espacial que permite que las
fuerzas se resuelvan ellas mismas

11. Visión de patrones de Alexander
 Elemento de lenguaje – una instrucción
 Describe como la configuración espacial puede se
usada repetitivamente.
 para resolver el sistema de fuerzas dado
 en cualquier lugar en que el contexto la hace
relevante
 La dualidad “objeto – proceso”
 Un objeto que ocurre en el mundo
 Un proceso (regla) que genera ese objeto

12. Por qué usar patrones ?
 “Los patrones te ayudan a aprender de
los éxitos de otros en lugar de aprender
de tus errores”
Mark Johnson (citado por B. Eckel)

13. Por qué usar patrones ?
 Una capa de abstracción adicional
 Separar las cosas que cambian de las cosas que
permanecen iguales
 Extraer los factores comunes entre una familia de
problemas similares
 Una forma inteligente y profunda de resolver
una clase particular de problemas
 Soluciones más generales y flexibles

14. Patrones de diseño
 Los patrones de diseño representan
soluciones a problemas que surgen cuando
se desarrolla software en un contexto
particular.
 Patrones= par Problema/Solución dentro de
un Contexto

15. Patrones de Diseño
 Capturan la estructura estática y dinámica, y la
colaboración entre los participantes claves del
diseño del software
 participante clave – abstracción principal que ocurre
en un problema de diseño
 Útil para articular el cómo y el por qué resolver las
fuerzas no funcionales.
 Facilita la reutilización de arquitecturas y diseños
de software exitoso

16. Ejemplo: Vistas de datos, problema
de consistencia

17. El patrón Observer
 Propósito
 Definir
una dependencia de uno-a-muchos entre objetos
de manera que cuando un objeto cambia de estado,
todas sus dependencias son notificadas y actualizadas
automáticamente.
 Fuerzas
 Puede haber muchos observadores
 Cada observador puede reaccionar de forma diferente
a la misma notificación
 La fuente de datos (sujeto) debe estar tan desacoplada
como sea posible del observador.

18. Estructura del patrón Observer

19. Colaboración en el patrón Observer

20. Qué lo hace un patrón?
 Un patrón debe:
 Resolver un problema, i.e., debe ser útil
 Tener un contexto, i.e., describir cuando la solución puede
ser utilizada
 Reutilizarse, i.e., debe ser relevante en otras situaciones
 Enseñar, i.e, debe proporcionar suficiente información
para la elaboración de la solución
 Tener un nombre, para referirse a él de forma
consistente.

21. Formato GoF de un Patrón de Diseño
Nombre del patrón y clasificación
Propósito qué hace el patrón
También conocido como
otros nombres del patrón (opcional)
Motivación el problema de diseño
Aplicabilidad situaciones donde el patrón puede
ser aplicado

22. Formato GoF de un Patrón de Diseño
Estructura
Una representación gráfica de las clases dentro
del patrón
Participantes
Las clases y objetos participantes y sus
responsabilidades
Colaboraciones
De los participantes para llevar a cabo sus
responsabilidades
Consecuencias
trade-offs, preocupaciones, …

23. Formato GoF de un Patrón de
Diseño
Implementación
Hints, Técnicas
Código de Ejemplo
Fragmento de código que muestra una
implementación posible
Usos conocidos
Patrones que se encuentran en sistemas reales
Patrones relacionados
Patrones estrechamente relacionados

24. Diseño con patrones
 Patrones de diseño GRASP
 Patrones de diseño GoF
 Enterprise patterns

25. Diseño con patrones
 Patrones de diseño GRASP
 General Responsability Assignment Software
Patterns.
 Patrones de Principios Generales para Asignar
Responsabilidades
 “Describen los principios fundamentales de diseño
de objetos y la asignación de responsabilidades,
expresados como patrones”. Craig Larman.
 Constituyen la base del CÓMO se diseñará el
sistema.
 Se aplican en los primeros momentos del diseño

26. Patrones GRASP
 Responsabilidades
 UML define una responsabilidad como “un contrato u
obligación de un clasificador”.
 Las responsabilidades están relacionadas con las obligaciones
de un objeto en cuanto a su comportamiento.
 Básicamente, estas responsabilidades son de los siguientes
dos tipos:
 Conocer:
 Conocer los datos privados encapsulados;
 Conocer los objetos relacionados
 Conocer las cosas que puede derivar o calcular.
 Hacer:
 Hacer algo él mismo, como crear un objeto o hacer un cálculo;
 Iniciar una acción en otros objetos;
 Controlar y coordinar actividades en otros objetos.

27. Patrones GRASP
 Patrones de diseño GRASP
 Experto en información
 Creador
 Alta cohesión
 Bajo Acoplamiento
 Controlador
 Polimorfismo
 Fabricación Pura
 Indirección
 Variaciones Protegidas

28. Patrones GRASP
Experto en información

 Problema:
¿ Cuál es el principio general para asignar responsabilidades
a los objetos ?
 Solución :
Asignar una responsabilidad al experto en información – la
clase que tiene la información necesaria para realizar la
responsabilidad.
Un Experto es una clase que tiene toda la información
necesaria para implementar una responsabilidad.
 Ventajas:
 Encapsulamiento de la información;
 Distribución del comportamiento del manejo de la
información

29. Patrones GRASP
 Experto en información

30. Patrones GRASP
 Creador
 Problema:
¿Quién debería ser el responsable de la creación de una
nueva instancia de alguna clase?
 Solución:
B es un Creador de A si se asigna a la clase B la
responsabilidad de crear una instancia de la clase A y si
se cumple uno o más de los casos siguientes:
 B agrega objetos de A;
 B contiene objetos de A;
 B registra instancias de objetos de A;
 B utiliza más estrechamente objetos de A;
 B tiene los datos de inicialización que se pasarán a un objeto de A
cuando sea creado( por lo tanto, B es un Experto con respecto a la
creación de A)

31. Patrones GRASP
 Creador
 El patrón Creador guía la asignación de responsabilidades
relacionadas con la creación de objetos (una tarea muy
común). La intención básica del patrón es encontrar un
creador que necesite conectarse al objeto creado en alguna
situación.
 Ventajas:
 Bajo acoplamiento logrando mayor mantenibilidad y
reutilización.
 Desventajas:
 Puede ser muy compleja la operación de creación de
instancia. Se puede aplicar el patrón de diseño Factory.

32. Patrones GRASP
 Creador

33. Patrones GRASP
Bajo Acoplamiento

 Problema:
¿Cómo soportar bajas dependencias, bajo impacto
del cambio e incremento de la reutilización?
 Solución:
Asignar una responsabilidad de manera que el
acoplamiento permanezca bajo.
 El acoplamiento es una medida de la fuerza con
que un elemento está conectado a, tiene
conocimiento de, confía en, otros elementos.
Un elemento con bajo (o débil) acoplamiento no
depende demasiado de otros elementos.

34. Patrones GRASP
 Bajo Acoplamiento
 El patrón Bajo Acoplamiento es un principio a tener
en mente en todas las decisiones de diseño. Es un
principio evaluativo que aplica un diseñador
mientras evalúa todas las decisiones de diseño.
 El Bajo Acoplamiento soporta clases más
independientes
 Ventajas:
 No afectan los cambios en otros componentes;
 Fácil de entender de manera aislada;
 Conveniente para reutilizar

35. Patrones GRASP
 Bajo Acoplamiento
 ¿Quédiseño, basado en la asignación de
responsabilidades, soporta Bajo Acoplamiento?

36. Patrones GRASP
 Bajo Acoplamiento
 ¿Qué diseño, basado en la asignación de
responsabilidades, soporta Bajo Acoplamiento?
 Desde el punto de vista puramente del acoplamiento, es
preferible el segundo diseño porque mantiene el
acoplamiento global más bajo.
 Este es un ejemplo en el que dos patrones- Bajo
Acoplamiento y Creador – podrían sugerir soluciones
diferentes.

37. Patrones GRASP
 Alta cohesion
 Problema:
¿Cómo mantener la complejidad manejable?
 Solución:
Asignar una responsabilidad de manera que la
cohesión permanezca alta.
 En cuanto al diseño de objetos, la cohesión
(cohesión funcional) es una medida de la fuerza con
la que se relacionan y del grado de focalización de
las responsabilidades de un elemento.

38. Patrones GRASP
Alta cohesion

 Una clase con baja cohesión hace muchas cosas no
relacionadas, o hace demasiado trabajo:
 Clases difíciles de entender;
 Difíciles de reutilizar;
 Difíciles de mantener;
 Delicadas, constantemente afectadas por los
cambios.

39. Patrones GRASP
Alta cohesion

 Como regla empírica, una clase con alta cohesión
tiene:
 Un número relativamente pequeño de métodos, con
funcionalidad altamente relacionada,
 No realiza mucho trabajo.
 Colabora con otros objetos para compartir el esfuerzo si
la tarea es extensa.
 No es conveniente recargar el trabajo o incluir
funcionalidad en la clase que responde a los
eventos del sistema.

40. Patrones GRASP
 Alta cohesion
 Ventajas:
 Incrementa la claridad y facilita la comprensión
del diseño;
 Simplifica el mantenimiento y las mejoras;
 Soporta a menudo bajo acoplamiento
 Incrementa la reutilización

41. Patrones GRASP
 Controlador
 Problema:
¿Quién debe ser el responsable de gestionar un evento de
entrada del sistema?
 Solución:
Asignar la responsabilidad de recibir o manejar un
mensaje de evento del sistema a una clase que
representa una de las siguientes operaciones:
 Representa el sistema global, dispositivo o subsistema (Controlador
de Fachada);
 Representa un escenario de caso de uso en el que tiene lugar el
evento del sistema (controlador de Sesión de Caso de Uso).
 Utilizar la misma clase controlador para todos los eventos del sistema
en el mismo escenario de caso de uso;
 Una sesión es una instancia de una conversación con un actor

42. Patrones GRASP
 Controlador
 Las clases “ventana”, “applet”, “vista”, etc., no están en la
lista debido a que tales clases no deben abordar las tareas
asociadas con los eventos del sistema, sino que, reciben
estos eventos y los delegan a un controlador.
 Evento del sistema de entrada
 Esun evento generado por un actor externo. Se asocian con
operaciones del sistema – operaciones del sistema como respuesta a
los eventos del sistema -, tal como se relacionan los mensajes y los
métodos.
 Un Controlador
 Esun objeto que no pertenece a la interfaz de usuario, responsable
de recibir o manejar un evento del sistema. Un Controlador define
los métodos para las operaciones del sistema.

43. Patrones GRASP

44. Patrones GRASP
 Controlador
 Normalmente un controlador delega en otros
objetos el trabajo que se necesita hacer; coordina
o controla la actividad. No realiza mucho trabajo
por sí mismo.
 Tipos de controladores:
 Controlador de Fachada:
 Representa al sistema global, dispositivo o
subsistema.
 Controlador de casos de uso:
 Construcción artificial para dar soporte al sistema.
Se utilizan cuando los Controladores de Fachada
conduce a diseños con baja cohesión o alto
acoplamiento.

45. Patrones GRASP
 Controlador
 Ventajas:
 Aumenta el potencial para reutilizar las interfaces;
 Razonamiento sobre el estado (secuencia de pasos) de los
casos de uso.

46. Patrones GRASP
 Controlador