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Padrões de projeto - Adapter, Proxy, Composite e Bridge
O documento discute padrões de projeto de software, abordando especificamente os padrões Adapter, Proxy e Composite. O Adapter permite que classes com interfaces incompatíveis trabalhem juntas, o Proxy controla o acesso a um objeto e o Composite trata objetos compostos e individuais de forma uniforme.
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- 1. UNIVERSIDADE VILA VELHA LORRANPEGORETTI, LUIZ MARCON TRABALHO REALIZADO PARA AVALIAÇÃO NA DISCIPLINA DE ENGENHARIA DE SOFTWARE II, DO CURSO DE CIÊNCIA DA COMPUTAÇÃO, TURNO MATUTINO, DA UNIVERSIDADE DE VILA VELHA (UVV), MINISTRADA PELO PROFESSOR CRISTIANO BIANCARDI. 2013 Padrões de Projeto 1
- 2. Tópicos abordados Padrãode Projeto Adapter Proxy Composite Bridge Conclusões Referências 2
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- 4. Padrão de Projeto Um padrão é um conjunto de informações instrutivas que possui um nome e que capta a estrutura essencial e o raciocínio de uma família de soluções comprovadamente bem sucedidas para um problema repetido que ocorre sob um determinado contexto e um conjunto de repercussões Um Padrão de Projeto de Software (Design Pattern) descreve uma solução para um problema que ocorre com frequência durante o desenvolvimento de software, podendo ser considerado como um par “problema/solução” Um Padrão de Projeto de Software não é um código final, é uma descrição ou modelo de como resolver o problema do qual trata, que pode ser usada em muitas situações diferentes. 4
- 5. Padrão de Projeto Um padrão de projeto define Nome Todo padrão deve ter um nome significativo. Pode ser uma única palavra ou frase curta que se refira ao padrão e ao conhecimento ou estrutura descritos por ele. Se o padrão possuir mais do que um nome comumente usado ou reconhecível na literatura, subseções “Aliases” ou “Also know as” devem ser criadas Problema Estabelece o problema a ser resolvido pelo padrão, descreve a intenção e objetivos do padrão perante o contexto e forças específicas Solução Relacionamentos estáticos e regras dinâmicas descrevendo como obter o resultado desejado. Equivale a dar instruções que descrevem como o problema é resolvido, podendo para isso utilizar texto, diagramas e figuras 5
- 6. Padrão de Projeto Um padrão de projeto define Contexto (Quando aplicar a solução) Pré-condições dentro das quais o problema e sua solução costumam ocorrer e para as quais a solução é desejável, o que reflete a aplicabilidade do padrão. Pode também ser considerado como a configuração inicial do sistema antes da aplicação do padrão Resultado O estado ou configuração do sistema após a aplicação do padrão, ou seja, as “consequências” (tanto boas quanto ruins). Descreve as pós-condições e efeitos colaterais do padrão 6
- 7. Padrão de Projeto Visam facilitar a reutilização de soluções de desenho, isto é, soluções na fase de projeto do software Estabelecem um vocabulário comum de desenho, facilitando comunicação, documentação e aprendizado dos sistemas de software 7
- 8. Padrão de Projeto Classificação Quanto ao Escopo Classes Objetos Quanto ao seu propósito Criacional Comportamental Estrutural Diz respeito a composição de objetos e classes. Exemplos: Adapter Bridge Composite Decorator Facade Flyweight Proxy 8
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- 10. Adapter A intençãodo Padrão Adapter é converter a interface de uma classe para uma outra que os clientes esperam. O Adapter permite que classes com interfaces incompatíveis passem a trabalhar em conjunto Basicamente, isso quer dizer que precisamos de uma maneira de criar uma nova interface para um objeto que funciona, mas que possui uma interface “errada” 10
- 11. Adapter O padrãoAdapter é muito utilizado quando precisamos encaixar uma nova biblioteca de classes, adquirida de um fornecedor, em um sistema de software já existente, porém essas bibliotecas de classe do novo fornecedor são diferentes das bibliotecas de classes do fornecedor antigo A definição oficial do padrão Adapter: “O Padrão Adapter converte uma interface de uma classe para outra interface que o cliente espera encontrar. O Adaptador permite que classes com interfaces incompatíveis trabalhem juntas” O adaptador converte UMA interface para outra, porém, também poderíamos ter um caso em que precisaríamos adaptar mais de uma classe, nesse caso entra em cena outro padrão de projeto, o Facade 11
- 12. Adapter Diagrama de classedo Padrão Adapter Fonte: http://www.devmedia.com.br/padrao-de-projeto-adapter-em-java/26467 12
- 13. Adapter Exemplo -Código 13
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- 15. Adapter Comparação Adaptere Facade Facade Adapter Comentário As classe já existem? Sim Sim Já tenho classes em ambos Existe uma interface que devemos projetar? Não Sim No facade, eu não preciso projetar uma interface como no Adapter. Um objeto precisa ter comportamento polimórfico? Não Provável Não estou interessado no comportamento polimórfico no Facade, enquanto que em Adapter provavelmente estou. É necessário que seja uma interface simples? Sim Não No caso do padrão Facade, a motivação é simplificar a interface. Com o Adapter, eu estou tentando projetar uma interface existente e não posso simplificar as coisas, mesmo que seja possível simplificá-la. Tabela 1 - Comparação padrão Facade com padrão Adapter. 15
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- 17. Proxy O objetivoprincipal é encapsular um objeto através de um outro objeto que possui a mesma interface, de forma que o segundo objeto, conhecido como “Proxy”, controla o acesso ao primeiro, que é o objeto real. 17
- 18. Proxy - Vantagens Permite deixar transparente o local (endereço) do objeto real. O cliente não precisa conhecer se o objeto é remoto ou não, este tipo de proxy é conhecido como Remote Proxy. Útil para realizar otimizações, como cache de objetos. Também pode ser implementado rotinas de logs e controle de acesso (segurança). Este tipo de proxy é conhecido como Virtual Proxy 18
- 19. Proxy - Diagrama Diagramade classes geral Padrão de Projeto Proxy 19
- 20. Proxy – Exemplode uso O framework Hibernate também utiliza o pattern Proxy, por exemplo ao fazer o “lazy-loading”, técnica utilizado para acessar o banco de dados apenas quando for necessário. Muitas vezes quando trabalhamos com o Hibernate, e uma busca é realizada, por exemplo usando o método “session.load(id)”, um Proxy para o objeto real é retornado. Neste caso o objeto ainda não está completamente preenchido, pois nenhum SQL foi realizado até este momento. Apenas quando uma propriedade deste objeto (métodos getX) ou um relacionamento, como por exemplo “empresa.getFuncionarios()” forem chamados, a consulta no banco será realizada. Tudo isto de forma transparente para o cliente. 20
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- 22. Composite A intençãodo Composite é compor objetos em estruturas de árvore para representar hierarquias parte-todo O Composite permite aos clientes tratarem de maneira uniforme objetos individuais e objetos compostos Em certas estruturas necessitamos por muitas vezes de métodos e funções que já estão especificadas em um determinado objeto, sendo necessário apenas a ligação entre os dois para assim poder ser reutilizado o código Tratar composições e unidades uniformemente 22
- 23. Composite Exemplo deaplicação Aplicações gráficas, tais como editores de desenho permitem aos usuários construir diagramas complexos a partir de componentes simples O usuário pode agrupar componentes para formar componentes ainda maiores, os quais, por sua vez, podem ser agrupados para formar componentes ainda maiores Uma implementação simples poderia definir classes para primitivas gráficas, como Texto e Linhas, além de outras classes que funcionam como recipientes (conteiners) para estas primitivas 23
- 24. Composite Exemplo deaplicação Gráfico Linha Retângulo Texto Container Diagrama de classe Composite 24
- 25. Composite Exemplo deaplicação Há um problema com esta abordagem O código que usa estas classes deve tratar objetos primitivos e objetos recipientes de modo diferente, mesmo se na maior parte do tempo o usuário os trate de forma idêntica O padrão Composite descreve como usar a composição de maneira recursiva tal que os clientes não tenham que fazer esta distinção 25
- 26. Composite Exemplo deaplicação Diagrama de classe Composite Linha Desenhar() Retangulo Texto Foto Desenhar() Add(g : Grafico) Remover(g : Grafico) GetFilho(c : int) Grafico Desenhar() graficos paraTodos g em graficos g.Desenhar() add g a lista de graficos Cliente Desenhar() Desenhar() 26
- 27. Composite Exemplo deaplicação 27
- 28. Composite Exemplo deaplicação 28
- 29. Composite Exemplo deaplicação 29
- 30. Composite Exemplo deaplicação O resultado da execução desse programa será Linha Retângulo Texto 30
- 31. Composite Estrutura geraldo padrão Composite Diagrama de classes geral Padrão de Projeto Composite 31
- 32. Composite Estrutura geraldo padrão Composite Participantes Componente Declara a interface para objetos na composição Implementa comportamento default para interface comum a todas as classes, como apropriado Declara uma interface para acessar ou gerenciar seus componentes filhos Folha Representa objetos folhas na composição Uma folha não tem filhos Define comportamento para objetos primitivos na composição 32
- 33. Composite Estrutura geraldo padrão Composite Participantes Composição Define comportamento para Componentes que têm filhos Armazena Componentes filhos Implementa operações relacionadas com filhos na interface do Componente Cliente Manipula objetos na composição através da interface Componente 33
- 34. Composite Estrutura geraldo padrão Composite Consequências Com o uso do padrão Composite podemos criar objetos com uma grande complexidade e eles serem compostos por outros objetos menores, além de deixar o código bem estruturado e de fácil entendimento, sendo rápida a forma de adicionar novos componentes, métodos e funções 34
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- 36. Bridge A intençãodo Padrão de Projeto Bridge é desacoplar uma abstração de sua implementação, de forma que as duas possam variar independentemente De novo A intenção do Padrão de projeto Bridge é desacoplar uma abstração de sua implementação de tal forma que a implementação possa ser facilmente trocada Como? Encapsulando os detalhes de implementação em um objeto que é um componente da abstração 36
- 37. Bridge - Exemplo Considere a construção de um módulo para desenhar figuras Considere que há duas classes externas de desenho a serem utilizadas: DP1 e DP2 Primeira versão: “somente retângulos devem ser desenhados” Retângulos são definidos com dois pares de pontos Solução: DP1 DP2 Usado para desenhar retângulos draw_a_line(x1, y1, x2, y2) drawline(x1, x2, y1, y2) Usado para desenhar círculos draw_a_circle(x, y, r) drawcircle(x, y, r) Tabela 2 – Comparação classes de desenho 37
- 38. Bridge - Exemplo Diagramade classes solução exemplo Padrão de Projeto Bridge 38
- 39. Bridge - Exemplo Suponha agora, o seguintes novos requisitos “As classes externas agora desenham círculos. Portanto, nosso módulo de desenho deve também ter a possibilidade de desenhar círculos” “Além disso, o cliente do nosso módulo de desenho não precisa saber a diferença entre um retângulo e um círculo.” Solução Criamos uma classe abstrata Shape, e fazemos com que ela seja superclasse tanto de Rectangle quanto de Circle O cliente agora se comunica com objetos Shape Sendo assim, temos uma nova solução 39
- 40. Bridge - Exemplo Diagramade classes nova solução exemplo Padrão de Projeto Bridge 40
- 41. Bridge - Exemplo Infelizmente, esta abordagem traz novos problemas. Observe a 3ª linha do diagrama de classes As classes da linha representam quatro tipos específicos de Shapes E se eu tiver um outro programa de desenho? Seis tipos diferentes de Shapes (duas árvores de programas) E se eu tiver um outro tipo de Shape, outra variação de conceito? Terei nove tipos diferentes de Shapes (para os três programas de desenho) 41
- 42. Bridge - Exemplo A explosão de classes surge porque, nesta solução, a abstração (os tipos de Shape) e a implementação (os programas de desenho) estão fortemente acoplados. Cada tipo de figura (abstração) deve saber que tipo de módulo externo (implementação) ele deve utilizar Precisamos de um modo de desacoplar as variações na abstração das variações na implementação, de tal forma que o número de classes cresça somente linearmente 42
- 43. Bridge - Exemplo Esta é exatamente a intenção do padrão Bridge Desacoplar a abstração de sua implementação, de modo que possam variar independentemente Abstração 1 Abstração 2 Abstração 3 ... Implementação A Implementação B Implementação C ... 43
- 44. Bridge - Exemplo Neste projeto, Shape usa Drawing para manifestar seu comportamento, chegamos ao padrão Bridge Diagrama de classes nova solução exemplo Padrão de Projeto Bridge, com padrão aplicado 44
- 45. Bridge Estrutura básica Diagramade classes estrutura básica Padrão de Projeto Bridge 45
- 46. Bridge – Exemploaplicação Exemplo Look and Feel – Java Swing Objetos JFrame, JButton, etc. possuem um componente interno que é construído com um “look and feel” particular No entanto, clientes (programadores) somente precisam interagir com JFrame, Jbutton, etc WindowsLookAndFeel DefaultLookAndFeel 46
- 47. Bridge – Exemploaplicação Exemplo abstração driver específico do banco de dados 47
- 48. Bridge Aplicabilidade Opadrão Bridge é útil quando se tem uma abstração que tem diferentes implementações Este padrão permite que a abstração e a sua implementação variem independentemente O projeto e a implementação são mais robustos e mais flexíveis às mudanças futuras quando se usa o padrão 48
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- 51. Referências Padrões eFrameworks de Software - http://www2.icmc.usp.br/~rtvb/apostila.pdf Padrão de Projeto Adapter em Java - http://www.devmedia.com.br/padrao-de- projeto-adapter-em-java/26467 Padrões de projeto proxy - http://www2.lccv.ufal.br/Members/psycho/a-day-in- life/padroes-de-projeto-proxy Padrão de Projeto – Composite - http://padroesdeprojetodesoftware.blogspot.com.br/2012/06/nome-e-classificacao- do-padrao.html Padrões de Projeto - http://www.cin.ufpe.br/~if718/transparencias/pdf/05- padroesGoF.pdf Pattern Proxy - http://www.devmedia.com.br/pattern-proxy/4066#ixzz2Tsfmdiih Padrões de Projeto - http://www.inf.ufsc.br/~bosco/extensao/NovosTalentos2012/D:/additional/addnlApps /jhtp6_appM_design_patterns.pdf Módulo III Padrões GOF: Bridge – (Professores: Eduardo Bezerra, Isamel H F Santos – PUC-RIO) http://www.tecgraf.puc-rio.br/~ismael/Cursos/XJavaPadroes/aulas/3- PadroesGOF/JavaPadroes_3-PadroesGOF-Bridge.pdf 51
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