Nivel avanzado

Patrones de Comportamiento (VI): Patrón Observer


Objetivo:

“Definir una dependencia uno-a-muchos entre objetos de forma de que, cuando el estado de uno de ellos cambia, todos los objetos dependientes son notificados y actualizados de forma automática”.

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

Podemos afirmar sin rubor alguno que el patrón Observer es uno de los más importantes (y utilizados) de todos los patrones de diseño vistos hasta el momento. Su filosofía es simple: un objeto, denominado sujeto (Subject) posee un estado. Cuando su estado cambia, es capaz de “avisar” a sus subcriptores (Observers) de este cambio de estado. De este modo, los objetos suscritos al objeto no tienen que preocuparse de cuándo se produce un cambio de estado: éste se encargará de informar de forma activa a todos aquellos objetos que hayan decidido suscribirse.

Este tipo de suscripción puede ser de dos tipos:

  • Suscripción push: el objeto informa a sus suscriptores con sus valores tan pronto como su estado cambie.
  • Suscripción pull: el objeto es interrogado por sus suscriptores si su estado ha cambiado desde la última vez que se tanteó.

Este esquema respeta al máximo el principio de bajo acoplamiento. El Subject y el Observer pueden interactuar entre ellos, pero apenas tienen conocimiento del uno sobre el otro. Dado que hemos basado el diseño en abstracciones, no en concreciones, no será necesario modificar el Subject para añadir nuevos Observers (bastará con que implemente la interfaz IObserver). Del mismo modo, un Observer podrá suscribirse a más de un Subject si éste implementa la interfaz ISubject.

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Patrones de Comportamiento (V): Patrón State


Objetivo:

“Permitir que un objeto modifique su comportamiento cuando su estado interno cambie. Parecerá que el objeto cambia de clase”.

DesignPatterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

El patrón State tiene la misión fundamental de encapsular el comportamiento de un objeto dependiendo del estado en el que éste se encuentre. ¿A qué nos referimos con estado? Estrictamente hablando, podemos definir el estado de un objeto como el conjunto actual de los valores de los atributos de un objeto. Desde un punto de vista más coloquial, y refiriéndonos al patrón que estamos presentando, podríamos definir un estado como un conjunto de características que harán que el objeto tenga unas características concretas. O hablando en plata: desde el punto de vista de la orientación a objetos, podemos decir que el estado de un vehículo es de velocidad instantánea igual a cero, sin consumo de combustible, a una distancia de entre cero y veinte centímetros de la acera y con el habitáculo vacío. Desde un punto de vista coloquial (que ahora mismo es el que nos interesa), podemos decir que la suma de esos atributos nos informa de que el vehículo se encuentra en estado aparcado.

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Patrones de Comportamiento (III): Template Method


Objetivo:

“Permitir que ciertos pasos de un algoritmo definidos en un método de una clase sean redefinidos en sus clases derivadas sin necesidad de sobrecargar la operación entera”.

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

Si el patrón Command nos permite encapsular una invocación a un método, el patrón Template Method o Método Modelo establece una forma de encapsular algoritmos. Este patrón se basa en un principio muy sencillo: si un algoritmo puede aplicarse a varios supuestos en los que únicamente cambie un pequeño número de operaciones, la idea será utilizar una clase para modelarlo a través de sus operaciones. Esta clase base se encargará de definir los pasos comunes del algoritmo, mientras que las clases que hereden de ella implementarán los detalles propios de cada caso concreto, es decir, el código específico para cada caso.

El procedimiento es sencillo:

  • Se declara una clase abstracta, que será la plantilla o modelo. Esta clase definirá una serie de funciones y métodos. Aquellas que sean comunes estarán implementadas. Aquellas que dependan de cada caso concreto, se declararán como abstractas, obligando a las clases hijas a implementarlas.
  • Cada clase derivada implementará los métodos específicos, acudiendo a la clase base para ejecutar el código común.
  • La clase base también se encargará de la lógica del algoritmo, ejecutando los pasos en un orden preestablecido (las clases hijas no deberían poder modificar el algoritmo, únicamente definir la funcionalidad específica que tienen que implementar).

Dado que la clase padre es la que se encarga de llamar los métodos de las clases derivadas (los pasos del algoritmo estarán implementado en la clase base), se trata de una aplicación manifiesta del principio de inversión de dependencias: la clase base no tiene por qué saber nada acerca de sus hijas, pero aún así, se encargará de invocar su funcionalidad cuando sea necesario. El principio de Hollywood (“no nos llames, nosotros te llamaremos”) vuelve a entrar en escena.

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Patrones de Comportamiento (II): Patrón Command


Objetivo:

“Encapsular una petición como un objeto, de modo que puedan parametrizarse otros objetos con distintas peticiones o colas de peticiones y proporcionar soporte para realizar operaciones que puedan deshacerse”.

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

Cuando decimos que un patrón es “estructural” es sencillo imaginar que su cometido será modelar las clases de tal forma que cumplan un cometido concreto. Sin embargo, el concepto de diseñar clases orientando su funcionalidad hacia el comportamiento es algo más complicado. El patrón command u orden (como decía mi profesor de programación en primero de carrera, command se debería traducir por órden, no por comando, ya que un comando es un señor militar que pega tiros en la selva) tiene como objetivo encapsular la invocación de un método. Dicho así sin más, suena sencillo de entender pero… ¿cómo lo implementamos? La definición, a diferencia del patrón anterior, es un conglomerado de términos incomprensibles, ¿verdad? Encapsular una petición como un objeto. Vale, lo pillo. Pero ¿parametrizarse? ¿Soporte para realizar peticiones que puedan deshacerse?

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Patrones de Comportamiento (I): Patrón Iterator


Objetivo:

“Proporcionar una forma de acceder a los elementos de un objeto agregado de forma secuencial sin exponer sus detalles”.

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

Pese a que no seamos conscientes de ello, cuando programamos utilizamos el patrón Iterator a diario. Casi todas las estructuras de datos que representan colecciones utilizan de algún modo este patrón para proporcionar acceso secuencial a los elementos que las conforman, y tanto Java como .NET ofrecen interfaces que nos invitan a implementar este patrón codificando su comportamiento.

Ojo al detalle: hemos dicho recorrer secuencialmente, esto es, hacer uso de un proceso que sea capaz de situarse en el primer elemento de una colección y obtener la información de ese contenido. Tras esto, dado que hemos dicho que se trata de una operación secuencial, deberemos ser capaces de pasar del elemento actual al elemento al siguiente, obteniendo también su contenido. Por último, será necesario implementar algún mecanismo que nos informe si hemos alcanzado el final de la colección para detener el proceso de iteración.

Por lo tanto, el patrón Iterator debe proporcionar la siguiente funcionalidad:

  • Obtener una referencia al elemento actual de la colección.
  • Obtener una referencia al siguiente elemento de la colección (el situado a continuación del elemento actual).
  • Obtener información sobre si existen más elementos después del actual.
  • Reiniciar la colección para que el iterador apunte nuevamente al primer elemento de la colección.

Seguramente podremos pensar que no tiene mucho sentido implementar nuestro propio patrón Iterator, ya que prácticamente todas las colecciones implementan todas estas operaciones (e incluso alguna más). Sin embargo, existirán muchos supuestos en los que nos será útil.

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Patrones Estructurales (VII): Patrón Proxy


Objetivo:

“Proporcionar un sustituto o intermediario para otro objeto de modo que pueda controlarse el acceso que se tiene hacia él”.

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

Supongo que todos conocemos el concepto de proxy, al menos en su acepción aplicada a la navegación web. Se trata de una máquina que actúa de intermediaria a la hora de servir páginas web (u otros servicios). En la configuración de área local podemos indicar la IP de esta máquina y será esta máquina la que se conecte a la URL por nosotros y la envíe a nuestro equipo.

De este modo, un equipo no se conectará directamente a la URL, sino que lo hará a través de este intermediario. ¿Por qué hacer esto? Por múltiples motivos: podemos, por ejemplo, restringir las URLs que nuestros clientes (ordenadores de la red local) pueden visitar. O cachear las páginas que se visitan con más frecuencia, haciendo innecesario el acceso a la web “real” en los casos en los que el acceso se repita, proporcionando un ahorro en ancho de banda. En resumen, un proxy será una entidad en la que delegaremos la ejecución de ciertas tareas y que decidirá, en última instancia, qué acciones realizar antes y después de éstas. Los proxies, por tanto, podrían dedicarse perfectamente a la política 🙂

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Patrones Estructurales (VI): Patrón Composite


Objetivo:

“Componer objetos en árboles para representar jerarquías todo-parte. Composite permite a los clientes tratar objetos individuales y objetos compuestos de una manera uniforme”.

Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software

El patrón Composite se aleja un poco de la línea tradicional de los patrones vistos hasta ahora, ya que rompe uno de los principios de la programación orientada a objetos: una clase, una responsabilidad. En realidad, los más puristas pueden decidir no hacerlo, pero el precio a pagar es demasiado alto para los ingenieros mortales: la simplicidad del modelo.

Cuando diseñamos debemos tener claro que la idea principal es alcanzar un equilibrio entre muchos factores como por ejemplo presupuesto, usabilidad y facilidad para que nuestro código sea reutilizable y pueda ser fácilmente mantenible en un futuro. Si el objetivo del anterior patrón, Flyweight, era el rendimiento, el sine qua non de este patrón es la facilidad de uso.

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