Programação Avançada. Padrões de Projeto de Software. Fonte: Oswaldo B. Peres e K19 Treinamentos

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1 Programação Avançada Padrões de Projeto de Software 1 Fonte: Oswaldo B. Peres e K19 Treinamentos

2 Introdução Projetar software OO reusável e de boa qualidade é uma tarefa difícil; Para realizar essa tarefa a contento, projetistas experientes usam soluções de sucesso com as quais já trabalharam no passado; Isso leva à descoberta de padrões de projeto; Durante duas décadas, a comunidade de padrões vem se desenvolvendo de acordo com essa dinâmica.

3 O que é um padrão? Maneira testadat ou documentada d de alcançar um objetivo qualquer; Padrões são comuns em várias áreas da engenharia; Design Patterns, ou Padrões de Projeto; ; Padrões para alcançar objetivos na engenharia de software usando classes e métodos em linguagens orientadas aobjeto; Inspirado em "A PatternLanguage" de Christopher Alexander, sobre padrões de arquitetura de cidades, casas e prédios; "Designg Patterns" de Erich Gamma, John Vlissides, Ralph Jonhson e Richard Helm, conhecidos como "The Gang of Four", ou GoF, descreve 23 padrões dõ de projeto úteis

4 O que é um padrão? "Os padrões de projeto são descrições de objetos que se comunicam e classes que são customizadas para resolver um problema genérico de design em um contexto específico" Gamma, Helm, Vlissides & Johnson (GoF), sobre padrões em software

5 Padrões - características Capturam soluções de projeto exaustivamente refinadas com o passar do tempo; São o resultado de um longo processo de projeto, reprojeto, teste e reflexão sobre o que torna um sistema mais flexível, reusável e modular;

6 Catálogos de padrões Um catálogo de padrões é um grupo de padrões que estão relacionados de uma certa forma e podem ser usados juntos ou independentemente: Core JEE(Java Enterprise Edition); PoEAA(PatternsofEnterprise Application Architecture); POSA(Pattern-OrientedSoftware Architecture) GRASP(General( Responsibility Assignment Software Patterns/Principles) GoF(Gang offour)

7 Catálogo - GoF

8 Por que aprender padrões? Aprender com a experiência dos outros Identificar problemas comuns em engenharia de software e utilizar soluções testadas e bem documentadas; Utilizar soluções que têm um nome: facilita a comunicação, compreensão e documentação; Aprender a programar bem com orientação a objetos Os 23 padrões de projeto "clássicos" utilizam as melhores práticas em OO para atingir os resultados desejados; Desenvolver software de melhor qualidade Os padrões utilizam eficientemente polimorfismo, herança, modularidade, composição, abstração para construir código reutilizável, eficiente, de alta coesão e baixo acoplamento;

9 Classificação dos 23 padrões segundo GoF*

10 Resumo do padrões GoF 1. Adapter: Converter a interface de uma classe em outra interface esperada pelos clientes. 2. Façade: Oferecer uma interface única de nível mais elevado para um conjunto de interfaces de um subsistema. 3. Composite: Permitir o tratamento de objetos individuais e composições hierárquicas desses objetos de maneira uniforme. 4. Bridge: Desacoplar uma abstração de sua implementação, de tal forma que os dois possam variar independentemente. 5. Singleton: Garantir que uma classe só tenha uma única instância, e prover um ponto de acesso global a ela.

11 Resumo do padrões GoF 6. Observer: Definir uma dependência um-para-muitos entre objetos para que, quando um objeto mudar de estado, os seus dependentes sejam notificados e atualizados. 7. Mediator: Definir um objeto que encapsula a forma como um conjunto de objetos interage. 8. Proxy: Prover um substituto ou ponto através do qual um objeto possa controlar o acesso a outro. 9. Chain of Responsibility: Compor objetos em cascata para, através dela, delegar uma requisição até que um objeto a sirva.

12 Resumo do padrões GoF 10. Flyweight: Usar compartilhamento para suportar eficientemente grandes quantidades de objetos complexos. 11. Builder: Separar a construção de objeto complexo da representação para criar representações diferentes com mesmo processo. 12. FactoryMethod: Definir uma interface para criar um objeto mas deixar que subclasses decidam que classe instanciar. 13. Abstract Factory: Prover interface para criar famílias de objetos relacionados ou dependentes sem especificar suas classes concretas.

13 Resumo do padrões GoF 14. Prototype: Especificar tipos a criar usando uma instância como protótipo e criar novos objetos ao copiar este protótipo. 15. Memento: Externalizar oestadointernodeumobjeto para que o objeto possa ter esse estado restaurado posteriormente. 16. TemplateMethod: Definir o esqueleto de um algoritmo dentro de uma operação, deixando alguns passos a serem preenchidos pelas subclasses. 17. State: Permitir aumobjeto alterar oseucomportamento quando o seu estado interno mudar.

14 Resumo do padrões GoF 18. Strategy: Definir uma família de algoritmos, encapsular cada um, e fazê-los intercambiáveis. 19. Command: Encapsular uma requisição como objeto, para parametrizar clientes com diferentes requisições, filas e dar suporte a ações reversíveis. 20. Interpreter: Dada uma linguagem, definir uma representação para sua gramática junto com um interpretador. 21. Decorator: Anexar responsabilidades adicionais a um objeto dinamicamente 22. Iterator: Prover acesso sequencial a elementos de um objeto agregado, sem expor sua representação interna 23. Visitor: Representar uma operação a ser realizada sobre os elementos de uma estrutura de objetos

15 Factory method "Definir uma interface para criar um objeto mas deixar que subclasses decidam que classe instanciar. Factory Method permite que uma classe delegue a responsabilidade de instanciamento às subclasses." [GoF]

16 Factory Method Exemplo (OBS: para os exemplos à seguir, baixe o projeto PadrõesDeProjeto.zip e descompacte em NetBeansProjects) Considere um sistema bancário que precisa enviar mensagens aos seus clientes. Por exemplo, após a realização de uma compra com cartão de crédito, uma mensagem contendo informações sobre a compra pode ser enviada ao cliente. Se esse cliente for uma pessoa física, poderá optar pelo recebimento da mensagem através de ou SMS. Por outro lado, se for uma pessoa jurídica, poderá também receber a mensagem através de JMS (Java Message Service).

17 Factory Method Implementação (pag. 11 Design Patterns em Java k19 Treinamentos) 1. Crie um projeto Java no Netbeans PadrõesDeProjeto e crie o pacote de nome _1_emissorFactory dentro deste projeto 2. Defina uma interface Emissor (Emissor.java): 3. Defina as classes EmissorSMS.java, Emissor .java e EmissorJMS.java que irão implementar a interface Emissor:

18 Factory Method - Implementação 4. Crie uma classe para testar os emissores:

19 Singleton "Garantir que uma classe só tenha uma única instância, e prover um ponto de acesso global a ela." [GoF]

20 Singleton - Exemplo Suponha que estamos desenvolvendo um sistema que possui configurações globais obtidas a partir de umarquivo de propriedades. p Essas configurações fg podem ser armazenadas emumobjeto. Não desejamos que existam mais do que um objeto dessa classe ao mesmo tempo no sistema. Para garantir essa restrição, podemos tornar o construtor da classe Configuracao fg privado e implementar um método estático que controle a criação do único objeto que deve existir. De qualquer ponto do código do nosso sistema, podemos acessar o objeto que contém as configurações da aplicação.

21 Singleton - Exemplo Organização O diagrama UML abaixo ilustra a organização desse padrão: O personagem desse padrão é: Singleton (Configuracao) Classe que permite a criação de uma única instância e fornece um método estático para recuperá-la.

22 Singleton Implementação (pag. 31 Design Patterns em Java k19 Treinamentos) Dica: Recrie o projeto do início, copiando e colando o código no NetBeans, para praticar 1. Crie um projeto Java no Netbeans PadrõesDeProjeto e crie o pacote de nome _2_fusoHorarioSingleton dentro deste projeto 2. Crie a classe Configuração.java e impeça que mais de um objeto exista ao mesmo tempo no sistema:

23 Singleton - Implementação 1. Teste a classe Configuracao (TestaSingleton.java):

24 Decorator "Anexar responsabilidades adicionais a um objeto dinamicamente. Decorators oferecem uma alternativa flexível ao uso de herança para estender uma funcionalidade." [GoF]

25 Decorator Exemplo Conceitual Componentes de interface gráfica (e.g., caixas de texto) decoradas com barras de rolagem e bordas.

26 Decorator Exemplo e implementação Deseja-se utilizar os conceitos do padrão Decorator para autenticar, encriptar e decriptar uma informação. Para tal, utilizamos a classe pública DecoratorStream, criando a interface LCD, que será utilizada na classe principal (CriptografiaDecorator.java) para iniciar o processo de encriptação da informação, através da senha (classe Authenticate) e da posterior entrada do dado a ser encriptado (classe Core). A interface LCD é Decorada com os comandos de leitura e escrita através da classe Decorator. O Processo de Decriptação utiliza procedimento análogo ao de encriptação. Para implementar o exemplo, crie um pacote de nome _3_criptografiaDecorator e a classe principal CriptografiaDecorator.java, baseando-se no código disponível em

27 Observer "Definir uma dependência um-para-muitos entre objetos para que quando um objeto mudar de estado, todos os seus dependentes sejam notificados e atualizados automaticamente." [GoF]

28 Observer Exemplo Conceitual Considere um supermercado em que os caixas possuem uma fila única. Cada caixa é identificado por um número, que é exibido em uma placa à sua frente. Esse número fica visível à todos os clientes da fila. Também visível aos clientes da fila, existe um painel que exibe o número de identificação do próximo caixa disponível (se houver algum): Fonte: Design Patterns em Java K19 Treinamentos

29 Observer Exemplo Conceitual - continuação O painel precisa saber sobre as mudanças no estado (livre ou ocupado) de cada caixa para atualizar o seu mostrador. Uma possibilidade é fazer o painel consultar, periodicamente, o estado de cada caixa. Contudo, essa pode ser uma abordagem ineficiente, principalmente quando o estado dos caixas não é alterado frequentemente. Uma outra possibilidade é fazer com que cada caixa avisasse ao painel sobre uma mudança em seu estado. Nessa abordagem, no momento em que um caixa fica disponível ou ocupado, ele poderia passar o seu número de identificação para o painel, para informá-lo sobre a sua mudança de estado. O painel, por sua vez, atualizaria o número exibido quando necessário. A ideia fundamental do padrão Observer é atribuir aos objetos que tem seus estados alterados a tarefa de notificar os objetos interessados nessas mudanças. Neste exemplo, os caixas notificam o painel sobre alterações em seus estados.

30 Programação Avançada Padrões de Projeto de Software TRABALHO Fazer o Trabalho disponível na pasta trabalhos. Acompanhar os exemplos práticos (arquivos corretoraobserver.jar, er emissorfactory.jar e RevistaObserverTrabalho.jar) disponíveis na mesma pasta, para se basear na construção do seu trabalho.

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