Design patterns o patrones de diseño

Descripción de los patrones de diseño

Hemos decidido describir los patrones de diseño con ayuda de los siguientes lenguajes:

El lenguaje de modelización UML introducido por el OMG (http://www.omg.org).
El lenguaje de programación C# .Net core (https://dotnet.github.io/).

Catálogo de patrones de diseño

En este libro se presentan los veintitrés patrones de diseño descritos en el libro de referencia del "GoF". Estos patrones son diversas respuestas a problemas conocidos de la programación orientada a objetos. La lista que sigue no es exhaustiva y es resultado, como hemos explicado, de la experiencia.

Abstract Factory:

tiene como objetivo la creación de objetos reagrupados en familias sin tener que conocer las clases concretas destinadas a la creación de estos objetos.

Builder:

permite separar la construcción de objetos complejos de su implementación de modo que un cliente pueda crear estos objetos complejos con implementaciones diferentes.

Factory Method:

tiene como objetivo presentar un método abstracto para la creación de un objeto reportando a las subclases concretas la creación efectiva.

Prototype:

permite crear nuevos objetos por duplicación de objetos existentes llamados prototipos que disponen de la capacidad de clonación.

Singleton:

permite asegurar que de una clase concreta existe una única instancia y proporciona un método único que la devuelve.

Adapter:

tiene como objetivo convertir la interfaz de una clase existente en la interfaz esperada por los clientes también existentes para que puedan trabajar de forma conjunta.

Bridge:

tiene como objetivo separar los aspectos conceptuales de una jerarquía de clases de su implementación.

Composite:

proporciona un marco de diseño de una composición de objetos con una profundidad de composición variable, basando el diseño en un árbol.

Decorator:

permite agregar dinámicamente funcionalidades suplementarias a un objeto.

Facade:

tiene como objetivo reagrupar las interfaces de un conjunto de objetos en una interfaz unificada que resulte más fácil de utilizar.

Flyweight:

facilita la compartición de un conjunto importante de objetos con granularidad muy fina.

Proxy:

construye un objeto que se substituye por otro objeto y que controla su acceso.

Chain of responsibility:

crea una cadena de objetos tal que si un objeto de la cadena no puede responder a una petición, la pueda transmitir a sus sucesores hasta que uno de ellos responda.

Command:

tiene como objetivo transformar una consulta en un objeto, facilitando operaciones como la anulación, la actualización de consultas y su seguimiento.

Interpreter:

proporciona un marco para dar una representación mediante objetos de la gramática de un lenguaje con el objetivo de evaluar, interpretándolas, expresiones escritas en este lenguaje.

Iterator:

proporciona un acceso secuencial a una colección de objetos sin que los clientes se preocupen de la implementación de esta colección.

Mediator:

construye un objeto cuya vocación es la gestión y el control de las interacciones en el seno de un conjunto de objetos sin que estos elementos se conozcan mutuamente.

Memento:

salvaguarda y restaura el estado de un objeto.

Observer:

construye una dependencia entre un sujeto y sus observadores de modo que cada modificación del sujeto sea notificada a los observadores para que puedan actualizar su estado.

State:

permite a un objeto adaptar su comportamiento en función de su estado interno.

Strategy:

adapta el comportamiento y los algoritmos de un objeto en función de una necesidad concreta sin por ello cargar las interacciones con los clientes de este objeto.

Template Method:

permite reportar en las subclases ciertas etapas de una de las operaciones de un objeto, estando éstas descritas en las subclases.

Visitor:

construye una operación a realizar en los elementos de un conjunto de objetos. Es posible agregar nuevas operaciones sin modificar las clases de estos objetos.

Organización del catálogo de patrones de diseño

Para organizar el catálogo de patrones de diseño, retomamos la clasificación del "GoF" que organiza los patrones según su vocación: construcción, estructuración y comportamiento.

Los patrones de construcción

tienen como objetivo organizar la creación de objetos. Se describen en la parte 2 - Patrones de contrucción. Son un total de cinco: Abstract Factory, Builder, Factory Method, Prototype y Singleton.

Los patrones de estructuración

facilitan la organización de la jerarquía de clases y de sus relaciones. Se describen en la parte 3 - Patrones de estructuración. Son un total de siete: Adapter, Bridge, Composite, Decorator, Facade, Flyweight y Proxy.

Los patrones de comportamiento

proporcionan soluciones para organizar las interacciones y para repartir el procesamiento entre los objetos. Se describen en la parte 4- Patrones de comportamiento. Son un total de once: Chain of responsibility, Command, Interpreter, Iterator, Mediator, Memento, Observer, State, Strategy, Template Method y Visitor.

Caso de Estudio Venta Online de vehiculos

Descripción del sistema

En este libro tomaremos un ejemplo de diseño de un sistema para ilustrar el uso de los veintitrés patrones de diseño. El sistema que vamos a diseñar es un sitio web de venta online de vehículos como, por ejemplo, automóviles o motocicletas. Este sistema autoriza distintas operaciones como la visualización de un catálogo, la recogida de un pedido, la gestión y el seguimiento de los clientes. Además estará accesible bajo la forma de un servicio web.

Cuaderno de carga

El sitio permite visualizar un catálogo de vehículos puestos a la venta, realizar búsquedas en el catálogo, realizar el pedido de un vehículo, seleccionar las opciones para el mismo mediante un sistema de carro de la compra virtual. Las opciones incompatibles también deben estar gestionadas (por ejemplo "asientos deportivos" y "asientos en cuero" son opciones incompatibles). También es posible volver a un estado anterior del carro de la compra. El sistema debe administrar los pedidos. Debe ser capaz de calcular los impuestos en función del país de entrega del vehículo. También debe gestionar los pedidos pagados al contado y aquellos que están ligados a una petición de crédito. Para ello, se tendrá en cuenta las peticiones de crédito. El sistema administra los estados del pedido: en curso, validado y entregado. Al realizar el pedido de un vehículo, el sistema construye el conjunto de documentos necesarios como la solicitud de matriculación, el certificado de cesión y la orden de pedido. Estos documentos estarán disponibles en formato PDF o en formato HTML. El sistema también permite rebajar los vehículos de difícil venta, como por ejemplo aquellos que se encuentran en stock pasado un tiempo. También permite realizar una gestión de los clientes, en particular de empresas que poseen filiales para proporcionarles, por ejemplo, la compra de una flota de vehículos. Tras la virtualización del catálogo, es posible visualizar animaciones asociadas a un vehículo. El catálogo puede presentarse con uno o tres vehículos por cada línea de resultados.

La búsqueda en el catálogo puede realizarse con ayuda de palabras clave y de operadores lógicos (y, o). Es posible acceder al sistema mediante una interfaz web clásica o a través de un sistema de servicios web.

Uso de patrones de diseño

Para cumplir con los distintos requisitos expresados en el cuaderno de carga, utilizaremos en los siguientes capítulos los patrones de diseño. Se tomarán en cuenta en las siguientes partes de la concepción del sitio web:

Descripción de la sección /#/

Patrón de diseño

Construir los objetos de dominio (coche de gasolina, coche diesel, coche eléctrico, etc.).

Abstract Factory

Construir los conjuntos de documentos necesarios en caso de comprar un vehículo.

Builder, Prototype

Crear los pedidos.

Factory Method

Crear el conjunto en blanco de los documentos.

Singleton

Gestionar los documentos PDF.

Adapter

Implementar los formularios en HTML o mediante un applet.

Bridge

Representar las empresas clientes.

Composite

Visualizar los vehículos del catálogo.

Decorator, Observer, Strategy

Proporcionar la interfaz mediante servicios web del sitio.

Facade

Administrar las opciones de un vehículo en un pedido.

Flyweight, Memento

Administrar la visualización de animaciones para cada vehículo del catálogo.

Proxy

Administrar la descripción de un vehículo.

Chain of responsibility

Rebajar los vehículos en stock pasado un periodo determinado.

Command

Realizar búsquedas en la base de vehículos mediante una búsqueda escrita en forma de expresión lógica.

Interpreter

Devolver secuencialmente los vehículos del catálogo.

Iterator

Gestionar el formulario de una solicitud de crédito.

Mediator

Gestionar los estados de un pedido.

State

Calcular el importe de un pedido.

Template Method

Enviar propuestas comerciales por correo electrónico a ciertas empresas clientes.

Visitor

Patrones de diseño para C# Los 23 modelos de diseño: descripción y soluciones ilustradas en UML 2 y C#

Dirigido a aquellos diseñadores y desarrolladores que trabajen con Programación Orientada a Objetos. Para comprenderlo bien, es preferible tener conocimientos previos de los principales elementos de los diagramas de clases UML y la última versión del lenguaje C# (a partir de la versión 3.0).