Patrones de Diseño en Java. Explicación y Ejemplos.

Introducción.

Los patrones de diseño son unas técnicas para resolver problemas comunes en el desarrollo de software y otros ámbitos referentes al diseño de interacción o interfaces.

Un patrón de diseño resulta ser una solución a un problema de diseño. Para que una solución sea considerada un patrón debe poseer ciertas características. Una de ellas es que debe haber comprobado su efectividad resolviendo problemas similares en ocasiones anteriores. Otra es que debe ser reutilizable, lo que significa que es aplicable a diferentes problemas de diseño en distintas circunstancias

En otra definición, “Los patrones de diseño son el esqueleto de las soluciones a problemas comunes en el desarrollo de software.”

La siguiente es una lista de patrones de diseño con descripcipnes breves y con aplicaciones en ejemplos muy sencillos de entender.

Lista de Patrones de Diseño.

Patrones de Creación (Creational Patterns)

Relativos al proceso de creación de un objeto.

• Abstract Factory
• Factory Method
• Builder
• Singleton
• Prototype

Abstract Factory ↑

Propósito: Proveer una interfaz para la creación de familias o objetos dependientes relacionados, sin especificar sus clases concretas.

Descripción:

Es una jerarquía que encapsula muchas familias posibles y la creación de un conjunto de productos. El objeto "fábrica" tiene la responsabilidad de proporcionar servicios de creación para toda una familia de productos. Los "clientes" nunca crean directamente los objetos de la familia, piden la fábrica que los cree por ellos.

Diagrama:

Aplicación: Usamos el patrón Abstract Factory...

• Cuando tenemos una o múltiples familias de productos.
• Cuando tenemos muchos objetos que pueden ser cambiados o agregados durante el tiempo de ejecución.
• Cuando queremos obtener un objeto compuesto de otros objetos, los cuales desconocemos a que clase pertenecen.
• Para encapsular la creación de muchos objetos.

Ejemplos:

• Armado de equipo de futbol

Factory Method ↑

Propósito: Definir una interface para crear un objeto, dejando a las subclases decidir de que tipo de clase se realizará la instancia. Reducir el uso del operador new.

Crear objetos en una clase usando un método factory es más flexible que crear un objeto directamente. Es posible conectar la generación de familias de clases que tienen comportamientos en común. Elimina la necesidad de estar haciendo binding (casting) hacia clases específicas dentro del código, ya que este solo se entiende con las clases abstractas.

Diagrama:

Aplicación: Usamos el patrón Factory...

• Cuando una clase no puede anticipar que clase de objetos debe crear, esto se sabe durante el tiempo de ejecución.
• Cuando un método regresa una de muchas posibles clases que comparten carecterísticas comunes a través de una superclase.
• Para encapsular la creación de objetos.

Ejemplo:

• Construccion de diversos estadios

Builder ↑

Propósito: Separar la construcción de un objeto complejo de su representación para que el mismo proceso de construcción puede crear diferentes representaciones.

Nos permite crear un objeto que está compuesto por muchoso otros objetos. Sólo el "Builder" conoce a detalle las clases concretas de los objetos que serán creados, nadie más.

En este patrón intervienen un "Director" y un "Builder". El "Director" invoca los servicios del "Builder" el cual va creando las partes de un objeto complejo y al mismo tiempo guardo un estado intermedio de la construcción del objeto. Cuando el producto se ha construido por completo el cliente recupera el resultado.

A diferencia de otros patrones creacionales que construyen productos de una sola vez, el patrón "Builder" construye paso a paso los productos bajo el control del "Director".

Diagrama:

Aplicación: Usamos el patrón Builder cuando queremos...

• Construir un objeto compuesto de otros objetos.
• Que la creación de las partes de un objeto sea independiente del objeto principal.
• Ocultar la creación de las partes de un objeto del cliente, de esta manera no existe dependencia entre el cliente y las partes.

Ejemplo:

• Equipos Futbol Español

Singleton ↑

Propósito: Asegurar que una clase tenga una única instancia y proporcionar un punto de acceso global a la misma. El cliente llama a la función de acceso cuando se requiere una referencia a la instancia única.

Diagrama:

Aplicación: Usamos el patrón Singleton...

• La aplicación necesita una, y sólo una, instancia de una clase, además está instancia requiere ser accesible desde cualquier punto de la aplicación.
• Tipicamente para:
  • Manejar conexiones con la base de datos.
  • La clase para hacer Login.

Ejemplos:

• Organismo FIFA

Prototype ↑

Propósito: Especificar varios tipos de objetos que pueden ser creados en un prototipo para crear nuevos objetos copiando ese prototipo. Reduce la necesidad de crear subclases.

Diagrama:

Aplicación: Usamos el patrón Prototype...

• Queremos crear nuevos objetos mediante la clonación o copia de otros.
• Cuando tenemos muchas clases potenciales que queremos usar sólo si son requeridas durante el tiempo de ejecución.

Ejemplos:

• Animales