Rossana Andrade Departamento de Computação Universidade Federal do Ceará. O que é? Como?

Transcrição

1 Rossana Andrade Departamento de Computação Universidade Federal do Ceará Oferecer uma visão geral sobre os conceitos de padrões de software Explicar a terminologia Apresentar exemplos de padrões de software Apresentar exemplos de classificação de padrões e de reuso de padrões Não pretende exaurir o assunto Copyright Rossana Andrade Slide 1 Copyright Rossana Andrade Slide 2 Padrões de Software Diferentes Definições Um pouco da história Componentes Padrões como uma Peça ou Estória Diferentes Formatos GoF Coplien Exemplos Classificação Comunidade e Ética Reuso Copyright Rossana Andrade Slide 3 O que é? Nova categoria de conhecimento Conhecimento não é novo, mas falar sobre ele é Objetivo: conhecer o que você já conhece Como? Partindo de problemas e soluções recorrentes em diferentes áreas do conhecimento Copyright Rossana Andrade Slide 4

2 Aplicação Arquitetura Ciência da Computação Engenharia de software Engenharia Mecânica Telecomunicações... Copyright Rossana Andrade Slide 5 Por que padrões de software? engenheiros de software não iniciam o seu projeto do nada ao contrário, nós reutilizamos idéias que já vimos antes as mesmas técnicas são utilizadas repetitivamente a indústria de software necessita documentar o que nós fazemos Copyright Rossana Andrade Slide 6!! " Um padrão é uma entidade que descreve um problema que ocorre repetidamente em um ambiente e então descreve a essência da solução para este problema, de tal forma que você use esta solução milhões de vezes, sem nunca utilizá-la do mesmo modo, Christopher Alexander!!" Um padrão é um pedaço de literatura que descreve um problema de projeto e uma solução geral para o problema num contexto particular, James Coplien Copyright Rossana Andrade Slide 7 Copyright Rossana Andrade Slide 8

3 !!" Um padrão é uma solução provada para um problema em um contexto, Comunidade de Software #$ %&' ( Object-Oriented (OO) Metade do anos 80 Padrões de software emergiram de objetos Ward Cunningham and Kent Beck 1987: linguagem de padrões para interface de usuário James Coplien 1988: idioms Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson, and John Vlissides : Padrões de projeto (Design Patterns) Copyright Rossana Andrade Slide 9 Copyright Rossana Andrade Slide 10 #$ %&' ( Peter Coad Desde 1991 explora padrões The Hillside Group 1993: tentativa de montar as primeiras bases para padrões de software Idéias de Alexander integradas aos padrões de projeto da GoF 1994: The first Pattern Languages of Programming (PLoP) conference OOPSLA 94: livro da GoF é lançado Padrões de projeto: foco em OO Copyright Rossana Andrade Slide 11 $ ) Escritos na forma literária Não apenas documentação Diferentes formatos GoF, Alexandrian, Coplien, Cockburn, Portland Componentes essenciais nome, contexto, problema, solução e usos conhecidos Outros componentes importantes forças, contexto resultante, padrões relacionados, autor e data Copyright Rossana Andrade Slide 12

4 $ ) &%$ * Nome Uma palavra ou uma frase curta É a primeira coisa que o projetista9 encontra quando procura uma solução Nomes de padrões devem se tornar parte do vocabulário do domínio Iniciantes procuram nomes que descrevem o problema ou sua solução Os nomes do padrões da GoF são analogias Bridge, facade, mediator, entre outros $ ) &%$ * Contexto Quando considerar o padrão Ajuda a ter uma visão abrangente de onde o problema surge expressando o seu início, a sua essência e o seu corpo É difícil escrever um bom contexto Inclui um histórico dos padrões que têm sido aplicados antes aplicável às linguagens de padrões) Copyright Rossana Andrade Slide 13 Copyright Rossana Andrade Slide 14 $ ) &%$ * Problema Quando utilizar o padrão Problema a ser resolvido descrito claramente Expresso por uma simples pergunta ou por uma formulação resumida do problema Geralmente a primeira coisa que um procuradorpor-solução observa Um entendimento do problema vem da análise das forças $ ) &%$ * Solução O que fazer para resolver o problema Deve descrever claramente o que é necessário para resolver o problema Três tipos Uma solução que pode ser usada para todas as ocorrências do problema Uma solução que pode ser melhorada E uma solução que vai ser refinada nos níveis de projeto e implementação de diferentes formas Copyright Rossana Andrade Slide 15 Copyright Rossana Andrade Slide 16

5 $ ) &%$ * Usos Conhecidos Exemplos de aplicações do padrão em sistemas reais Pelo menos 3 usos conhecidos Regra de 3 %$ )+$ ) %$ * Forças O padrão é um balanço de forças/conseqüências Considerações positivas ou negativas a serem avaliadas a fim de mostrar que a solução apresentada é a melhor mostrar por que a solução mais óbvia é errada mostrar porque o problema é difícil de se resolver Copyright Rossana Andrade Slide 17 Copyright Rossana Andrade Slide 18 %$ )+$ ) %$ * Contexto Resultante É a conclusão do padrão O estado ou a configuração do sistema depois da aplicação do padrão, incluindo as consequências (boas e ruins) O contexto resultante de um padrão é a entrada para os padrões seguintes Aplicável para linguagens de padrões %$ )+$ ) %$ * Padrões Relacionados Como o padrão está relacionado com outros padrões que se referem ao mesmo problema Com que outros padrões este pode ser usado Copyright Rossana Andrade Slide 19 Copyright Rossana Andrade Slide 20

6 &$ %$ )"%( Analogia de Robert Hanmer Contexto: o cenário Problema: o tema Forças: desenvolvendo o conflito Solução: catarse, a moral da peça Contexto Resultante: eles viveram felizes para sempre ou deixando espaço para a seqüência Motivação: a discussão no bar ou no café depois da peça,$,%-, Nome do Padrão e Classificação Analogias Padrões de criação, de estrutura e de comportamento Intenção Breve descrição do problema e da solução Também Conhecido Como Motivação Exemplo de protótipo Aplicabilidade Problema, forças e contexto Copyright Rossana Andrade Slide 21 Copyright Rossana Andrade Slide 22,$,%, Estrutura Participantes Solução Colaborações Conseqüências forças Implementação Solução Código Exemplo Usos Conhecidos Padrões relacionados Copyright Rossana Andrade Slide 23, $ ). Nome Contexto Problema Forças Solução Sketch Desenhos ou Diagramas Contexto Resultante Rationale Mostra por que o padrão é útil Mostra a importância dos princípios atrás dos padrões Copyright Rossana Andrade Slide 24

7 #$ /$ ).%$ $ * Nome: Half-Object + Protocol (HOPP) Problema: Às vezes um objeto deve aparecer em mais de um espaço de endereçamento. Como nós podemos fazer a diferença entre um espaço e múltiplos espaços de endereçamento de forma transparente? Forças: Complexidade, Distribuição, Disponibilidade de Informação, Custo e Performance Copyright Rossana Andrade Slide 25 #$ /$ ).%$ $ * Solução Divida o objeto em dois objetos-metade, um em cada espaço de endereçamento, com um protocolo entre eles Em cada espaço de endereçamento, implemente a funcionalidade para interagir eficientemente com os outros objetos naquele espaço de endereçamento (isto pode resultar em funcionalidade duplicada, ou seja, funções implementadas em ambos espaços de endereçamento) Copyright Rossana Andrade Slide 26 #$ /$ ).%$ $ * Solução (Cont.) Defina o protocolo entre os dois objetosmetade de tal forma que ele coordene as atividades dos dois objetos-metade e carregue a informação essencial que necessita ser passada entre os espaços de endereçamento #$ /$ ).%$ $ * Sketch Diagrama UML para uma aplicação de FTP Copyright Rossana Andrade Slide 27 Copyright Rossana Andrade Slide 28

8 #$ /$ ).%$ $ * Sketch Diagrama FTP com a aplicação do HOPP Copyright Rossana Andrade Slide 29 #$ /$ ).%$ $ * Usos Conhecidos Sistemas de Telefonia: half-call IBM s VisualAge Ultra Light Client Padrões Relacionados padrões para o projeto de protocolos Message as Object, Message Parameter as Object Mecanismos para tratar a criação e recepção da mensagem Information collection e Formatting Parsing e Handling Copyright Rossana Andrade Slide 30 /$ ). Web Handlers Padrões de Interface Gráfica Linguagem Tropyc Padrões XML.&"* Padrões de Requisitos Padrões de Análise Padrões de Projeto Meta-Patterns Padrões Arquitetônicos Idiomas Copyright Rossana Andrade Slide 31 Copyright Rossana Andrade Slide 32

9 .&"* Padrões de Requisitos Padrões de Análise Padrões Arquiteturais Meta-Padrões Padrões de Projeto Idiomas Requisitos Análise Projeto Implementação 0 1% Documentam as necessidades do usuário e o comportamento genérico do sistema em um alto nível de abstração Ações que os desenvolvedores de software podem tomar para melhorar os requisitos não-funcionais Mostram os relacionamentos entre o usuário ou o operador e o sistema Copyright Rossana Andrade Slide 33 Copyright Rossana Andrade Slide 34 01% Fault-tolerant telecommunication patterns Visa a manutenção dos sistemas de comutação Medidas apropriadas para serem tomadas no estágio de desenvolvimento de requisitos Padrões relacionados a confiabilidade (mensagens do sistema e falhas do sistema) Five minutes of no escalation messages Padrões relacionados aos fatores humanos Copyright Rossana Andrade Slide Inicialmente apresentados como complementos aos padrões de projeto Um passo antes do projeto Modelo de análise que focaliza nas estruturas conceituais Padrões de análise do Martin Fowler Domínio de conhecimento de software de negócios Party, quantity, subtype state machines, entre outros Copyright Rossana Andrade Slide 36

10 2. Party Problema: pessoas e organizações têm responsabilidades semelhantes Solução: Crie um tipo party como um supertype de uma pessoa ou organização Copyright Rossana Andrade Slide 37 Estrutura repetida de elementos de projeto Um esquema para o refinamento de subsistemas ou de componentes de sistemas ou as relações entre eles....resolvem um problema geral de projeto num contexto particular., GoF Padrões de projeto que incluem detalhes de código de baixo nível Aplicados a diferentes tipos de problemas Padrões Arquitetônicos e Meta-Padrões podem ser considerados Padrões de Projeto. Copyright Rossana Andrade Slide 38 +$ Relacionados com a implementação de características de projeto específicas Padrão de baixo nível específico para uma linguagem de programação Idiomas em C++ C++ Programming Styles and Idioms, James Coplien, $ Nome: Counted Body Contexto: A interface de uma classe é separada de sua implementação (respectivamente, classes handle e body) Problema: atribuição em C++ é definida recursivamente como membro-por-membro com cópia quando a recursão termina Solução: Um contador de referência é adicionado à classe body para facilitar o gerenciamento de memória Autor e data: James Coplien, 1994 Copyright Rossana Andrade Slide 39 Copyright Rossana Andrade Slide 40

11 $ % Uma hierarquia de workshops de escritores Grupos de leitura local Grupo Hillside Livros com os artigos da conferência Conferências PLoP ao redor do mundo 3&4.. EuroPLoP 2002 Copyright Rossana Andrade Slide 41 Copyright Rossana Andrade 5 & Regra de Buschmann: nunca capture suas próprias idéias em um padrão Não pense que padrões resolvem tudo Tente sempre encorajar as pessoas a repassar os conhecimentos Sempre reconheça aqueles que criaram as técnicas ou que primeiro se empenharam a escrever sobre elas Não fique tão excitado! Padrões são apenas mais uma técnica para ajudá-lo no desenvolvimento de software Copyright Rossana Andrade Slide 43 0% Conheça os padrões estão disponíveis Catálogo de padrões de 2000 Escolha aquele que satisfaz as suas necessidades Um padrão é difícil de entender se você não necessita dele Apenas tenha uma visão geral Utilize o vocabulário dos padrões em revisões e sessões de projeto Copyright Rossana Andrade Slide 44

12 0% GoF Bastante utilizado entre a comunidade de software Core J2EE Pattern Catalog Padrões Arquiteturais Frank Bushmann, Regine Meunier, Hans Rohnert, Peter Sommerlad, Michael Stal (Gang of Five) Copyright Rossana Andrade Slide 45 Creational patterns Abstract factory Builder Factory method Prototype Singleton,! Structural patterns Adapter Bridge Composite Decorator Facade Flyweight Proxy Behavioral Patterns Chain of Responsibility Command Interpreter Iterator Mediator Memento Observer State Strategy Template Method Visitor Copyright Rossana Andrade Slide &&%. Presentation Tier Intercepting Filter Front Controller View Helper Composite View Service to Worker Dispatcher View Business Tier Business Delegate Service Locator Session facade Transfer Object Transfer Object Assembler Value List Handler Composite Entity Integration Tier Data Access Object Service Activator Copyright Rossana Andrade Slide 47 From Mud to Structure Layers Pipes and Filters Blackboard Distributed Systems Broker Pipes and Filters Microkernel Interactive Systems Model-View- Controller Presentation- Abstraction- Control Adaptable Systems Reflection Microkernel Copyright Rossana Andrade Slide 48

13 ).& Empresas IBM, John Vlissides e Erich Gamma Design Patterns Lucent, Jim Coplien e Linda Rising Organizational Patterns Nortel, Greg Utas Sistemas de Telefonia Carleton University Teaching Patterns Copyright Rossana Andrade Slide % SugarloafPLoP 2002 Airline Computer Reservation Systems Engenharia Reversa de Demeyer Uma ferramenta para Reuso: AGAP Análise do Reuso de Padrões Captura de Padrões Copyright Rossana Andrade Slide $ " Página de Padrões do Grupo Hillside Apontadores para listas, livros, arquivos ftp, padrões on-line, conferências, entre outros Listas Gang-of-4-patterns-request@cs.uiuc.edu Patterns-request@cs.uiuc.edu Patterns-discussion-request@cs.uiuc.edu Repositório de Padrões Portland GREaT Patterns padroes.lia.ufc.br Copyright Rossana Andrade Slide 51 $ %$ Arquitetos experientes não têm consciência que utilizam padrões Bons para compartilhar informação e capturar conhecimento Padrões funcionam como uma porta para troca de experiências Pode ajudar novos desenvolvedores a aprenderem com os mais experientes Copyright Rossana Andrade Slide 52

14 $ %$ Vocabulário Comum Padrões dão uma competência arquitetural de organização Você deve reutilizar padrões Em busca de uma melhoria no desenvolvimento de software Copyright Rossana Andrade Slide & [1] Andrade, R.M.C, Capture, Reuse, and Validation of Requirements and Analysis Patterns for Mobile Systems, Ph.D. Thesis, University of Ottawa, Ottawa, [2] Alexander, C., Ishikawa, S., Silverstein, M., Jacobson, M., Fiksdahl- King, I., and Angel, S., A Pattern Language: Towns, Buildings, Construction, Oxford University Press, New York, NY, [3] Buschmann, F., Meunier, R., Rohnert, H., Sommerlad, P., Stal, M., Pattern-Oriented Software Architecture, John Wiley and Sons, New York, NY, [4] Coplien, J. O., Software Patterns, SIGS books and Multimedia, June [5] Fowler, M., Analysis Patterns: Reusable Object Models, Addison- Wesley, Reading, MA, Copyright Rossana Andrade Slide 54 03& 1%9(:.; [6] Gamma E., Helm R., Johnson R., Vlissides J., Design Patterns: Element of Reusable Object-Oriented Software, [7] Pattern Languages of Program Design I, II, III & IV; Patterns from the PLoP Conference at Allerton Park in Illinois, US and EuroPLoP in Europe; Addison-Wesley, [8] Rising, Linda, Patterns: A Way to Reuse Expertise, IEEE Communications Magazine, Vol. 37, No. 4, April [9] Rising, Linda, The Pattern Almanac 2000, Software Pattern Series, Addison-Wesley, ISBN [10] Schmidt, D., Tutorial about Design Patterns, Available at [11] Yoder, Joseph, Tutorial Software Patterns, SugarloafPLoP 2002, Itaipava, Rio de Janeiro, RJ. Copyright Rossana Andrade Slide 55 Copyright Rossana Andrade Slide 56