Cómo aplicar patrones de diseño en el desarrollo de software

Aplicando patrones de diseño: una guía para mejorar tu desarrollo de software

Por cada dificultad de desarrollo que encuentres, es probable que otro desarrollador haya enfrentado el mismo problema. Al igual que la mayoría de los desarrolladores, te sientes presionado para construir software confiable rápidamente y cumplir con todos los requisitos. No existen soluciones mágicas en el desarrollo de software; en cambio, confías en prácticas y metodologías probadas. Uno de los mejores prácticas de diseño de software es la aplicación de patrones de diseño. Los patrones de diseño te permiten explotar la experiencia de tus predecesores utilizando arreglos de objetos comprobados.

Si alguna vez has utilizado una interfaz C#, una interfaz Java o una clase base abstracta en C++, es probable que hayas estado aplicando patrones de diseño sin saberlo. Los patrones de diseño incorporan algunos conceptos de programación orientada a objetos con arreglos de objetos para resolver problemas comunes de diseño de desarrollo de software. La reutilización y la extensibilidad son el centro de la motivación de los patrones de diseño, al igual que otras prácticas orientadas a objetos. Los patrones de diseño son más que estructuras de datos básicas como arrays, listas enlazadas y árboles binarios. Al igual que las estructuras de datos, el nombre de un patrón de diseño captura una idea básica. A diferencia de las estructuras de datos, los patrones de diseño definen el comportamiento de grupos de objetos.

Los frameworks de C# y Java están llenos de patrones de diseño y conceptos. Muchos de los objetos que utilizas en un framework siguen un patrón de diseño. Una práctica común de los patrones de diseño es incluir el nombre del patrón que se está implementando en el nombre del objeto u objetos. Si has utilizado objetos en un framework que incluye palabras como proxy, adapter, iterator, visitor y command en el nombre del objeto, lo más probable es que hayas utilizado un patrón de diseño. Comprender los patrones de diseño ampliará tu comprensión de las diversas bibliotecas y frameworks de C++, C# y Java.

Conceptos orientados a objetos de los patrones de diseño

Es difícil escribir Java o C# sin algún conocimiento de diseño y desarrollo orientado a objetos. Comprender los patrones de diseño requiere comprender conceptos básicos de la programación orientada a objetos. Si has trabajado con Java, C++ o C#, estarás familiarizado con los siguientes conceptos:

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Descomposición: es el proceso de dividir un problema en piezas más pequeñas, es decir, dividir y conquistar. Divide tu programa en objetos, cada uno con responsabilidades específicas. La reutilización es a menudo el resultado de una buena descomposición.
Encapsulación: oculta la construcción interna de un objeto. Los objetos se acceden a través de su interfaz. Por lo tanto, la encapsulación permite que un objeto cambie su comportamiento interno sin modificar la forma en que otros objetos interactúan con él.
Polimorfismo: permite tratar objetos con una clase base común o una interfaz de manera similar. Un objeto "A" puede interactuar con un objeto "B" sin tener pleno conocimiento del verdadero tipo de objeto "B".
Herencia: es el concepto de extender el comportamiento de un objeto. La herencia tiene dos formas: una clase concreta y una clase base abstracta o una interfaz. Aparte de las diferencias sintácticas, la diferencia básica entre las dos formas de herencia es la cantidad de funcionalidad implementada en la clase base. Una clase abstracta no implementa ninguna funcionalidad en la clase base, mientras que una clase concreta tendrá algo de funcionalidad en la clase base.
Objetos con acoplamiento suelto: son más independientes entre sí en lugar de depender unos de otros. El acoplamiento suelto facilita modificar un objeto con poco conocimiento del sistema más amplio en el que reside el objeto.

Aplicando los conceptos orientados a objetos

Utilizando los conceptos orientados a objetos mencionados anteriormente, los patrones de diseño resuelven problemas aplicando estos conceptos de las siguientes maneras:

La filosofía de los patrones de diseño enfatiza que es más fácil cambiar o agregar un objeto que implementa una interfaz en lugar de anticipar todas las funcionalidades futuras de un objeto. Se pone énfasis en el uso de clases base abstractas en lugar de la herencia de una clase base concreta. Para un desarrollador de C#, VB.NET o Java, esto significa herencia de interfaces.
Los patrones de diseño ayudan a promover cambios de programa más fáciles y la reutilización de objetos. Los objetos con acoplamiento suelto son más fáciles de reutilizar y cambiar. Mantener los objetos pequeños y especializados promueve el acoplamiento suelto.
Los patrones de diseño se construyen con muchos objetos pequeños y especializados. Las responsabilidades funcionales se delegan al objeto en el sistema que sirve a la función que se está utilizando. Los objetos delegan la responsabilidad a objetos más pequeños y especializados. Los objetos que difieren ligeramente en funcionalidad están compuestos por objetos más pequeños en lugar de implementar la mayor parte de la funcionalidad en una clase base común.

Patrones de diseño en la práctica

En el diseño de software, a menudo debes determinar qué tipos de objetos necesitas en tu diseño. Muchas veces, los objetos que necesitas para tu solución no son evidentes en los requisitos. Si los requisitos muestran una interacción que se resuelve mediante un patrón de diseño, puedes aplicar el patrón.

Ejemplo 1: Has desarrollado una biblioteca de rutinas. Dependiendo del hardware subyacente, las rutinas deben ejecutarse con una interfaz de programación de aplicaciones (API) diferente. El patrón de diseño Cascada Bridge describe cómo puedes implementar clases para tratar la variabilidad de la API.
Ejemplo 2: Una parte de un programa que has desarrollado supervisa cambios en un archivo. Deseas notificar a varios objetos en tu programa cuando ocurran cambios en el archivo. El patrón de diseño Observer describe una relación de observado y observador. Proporciona pautas para implementar una clase observada y una clase observadora.
Ejemplo 3: Has creado un programa para hacer corrección ortográfica y enviar mensajes por correo electrónico. Deseas admitir múltiples idiomas en la corrección ortográfica, pero quieres reutilizar la capacidad de enviar mensajes por correo electrónico y manipular texto de tu programa. El patrón de diseño Strategy describe los objetos e interfaces que debes especificar para admitir la implementación.

Hacia dónde ir a partir de aquí

Si tienes experiencia en desarrollo y diseño orientado a objetos, leer el libro Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software de Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson y John Vlissides, probablemente será todo lo que necesites. La familiaridad con el catálogo de patrones de diseño debe ser tu enfoque inicial. Te sorprenderás por la cantidad de patrones que ya conoces. Para comprender aún más los patrones de diseño, se requiere práctica. Comienza a incorporar patrones de diseño en tu desarrollo y diseño. Debes comenzar a poner los patrones de diseño en práctica para entender realmente su valor.

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Los patrones de diseño incorporan algunos conceptos de programación orientada a objetos con arreglos de objetos para resolver problemas comunes de diseño y desarrollo de software. Aplicar patrones de diseño a tu diseño y desarrollo mejorará la reutilización de objetos y permitirá cambios más fáciles en los programas.

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