Patrones De Diseño

¿Qué son y para qué sirven los Patrones de Diseño?

Un patrón de software es una técnica de diseño de software que soluciona una clase de problemas concretos. Muchas veces nos encontramos frente al mismo problema una y otra vez, y optamos por soluciones distintas, perdiendo tiempo de desarrollo en encontrar una solución. Además, como no la hemos “guardado”, puede que olvidemos esa solución y que la siguiente vez que nos encontremos ese problema, tengamos que volver a realizar todo el proceso de nuevas. Por ejemplo, permiten tener una solución a la falta de herencia de implementación múltiple en lenguajes que no la soportan (Composite), modificar funcionalidad a código que no deseamos tocar (Decorator) o que objetos establezcan comunicación unidireccional con otros sin conocer de su existencia (Observer). 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.

A continuación vamos a analizar cinco de estos Patrones de Diseño:

Prototype

Prototype (Prototipo), tiene como finalidad crear nuevos objetos duplicándolos, clonando una instancia creada previamente. Este patrón especifica la clase de objetos a crear mediante la clonación de un prototipo que es una instancia ya creada. La clase de los objetos que servirán de prototipo deberá incluir en su interfaz la manera de solicitar una copia, que será desarrollada luego por las clases concretas de prototipos. Este patrón resulta útil en escenarios donde es preciso abstraer la lógica que decide qué tipos de objetos utilizará una aplicación, de la lógica que luego usarán esos objetos en su ejecución. Los motivos de esta separación pueden ser variados, por ejemplo, puede ser que la aplicación deba basarse en alguna configuración o parámetro en tiempo de ejecución para decidir el tipo de objetos que se debe crear. En ese caso, la aplicación necesitará crear nuevos objetos a partir de modelos. Estos modelos, o prototipos, son clonados y el nuevo objeto será una copia exacta de los mismos, con el mismo estado. Como decimos, esto resulta interesante para crear, en tiempo de ejecución, copias de objetos concretos inicialmente fijados, o también cuando sólo existe un número pequeño de combinaciones diferentes de estado para las instancias de una clase.

Dicho de otro modo, este patrón propone la creación de distintas variantes de objetos que nuestra aplicación necesite, en el momento y contexto adecuado. Toda la lógica necesaria para la decisión sobre el tipo de objetos que usará la aplicación en su ejecución se hace independiente, de manera que el código que utiliza estos objetos solicitará una copia del objeto que necesite. En este contexto, una copia significa otra instancia del objeto. El único requisito que debe cumplir este objeto es suministrar la funcionalidad de clonarse.

En el caso, por ejemplo, de un editor gráfico, podemos crear rectángulos, círculos, etc... Como copias de prototipos. Estos objetos gráficos pertenecerán a una jerarquía cuyas clases derivadas implementarán el mecanismo de clonación.

Ventajas:

 Aplicar el patrón prototipo permite ocultar las clases producto (prototipos concretos) del cliente y permite que el cliente trabaje con estas clases dependientes de la aplicación sin cambios.

 Además, hace posible añadir y eliminar productos en tiempo de ejecución al invocar a la operación clonar, lo que supone un método que proporciona una configuración dinámica de la aplicación.

 Este patrón permite la especificación de nuevos objetos generando un objeto con valores por defecto sobre el que posteriormente se podrán aplicar cambios. La especificación de nuevos objetos también puede realizarse mediante la variación de su estructura. Reducción del número de subclases

Desventajas:

 La jerarquía de prototipos debe ofrecer la posibilidad de clonar un elemento y esta operación puede no ser sencilla de implementar. Por otro lado, si la clonación se produce frecuentemente, el coste puede ser importante.

Clonación profunda vs Clonación superficial: Entre las diferentes modalidades entre las que puede optar a la hora de implementar la clonación de un objeto prototipo, cabe destacar dos maneras de realizar la clonación: superficial y profunda. En la primera de ellas un cambio sobre el objeto asociado con un clon afecta al objeto original, porque los objetos relacionados son los mismos (es decir, la clonación replica sólo el propio objeto y su estado, no sus asociaciones con terceros objetos), mientras que en la clonación profunda se clonan los objetos y también sus objetos relacionados. El patrón de diseño singleton (instancia única) está diseñado para restringir la creación de objetos pertenecientes a una clase o el valor de un tipo a un único objeto. Su intención consiste en garantizar que una clase sólo tenga una instancia y proporcionar un punto de acceso global a ella.

Estructura:

Singleton

El patrón singleton se implementa creando en nuestra clase un método que crea una instancia del objeto sólo si todavía no existe alguna. Para asegurar que la clase no puede ser instanciada nuevamente se regula el alcance del constructor (con atributos como protegido o privado). La instrumentación del patrón puede ser delicada en programas con múltiples hilos de ejecución. Si dos hilos de ejecución intentan crear la instancia al mismo tiempo y esta no existe todavía, sólo uno de ellos debe lograr crear el objeto. La solución clásica para este problema es utilizar exclusión mutua en el método de creación de la clase que implementa el patrón. Las situaciones más habituales de aplicación de este patrón son aquellas en las que dicha clase controla el acceso a un recurso físico único (como puede ser el ratón o un archivo abierto en modo exclusivo) o cuando cierto tipo de datos debe estar disponible para todos los demás objetos de la aplicación. El patrón singleton provee una única instancia global gracias a que:

 La propia clase es responsable de crear la única instancia.

 Permite el acceso global a dicha instancia mediante un método de clase.

 Declara el constructor de clase como privado para que no sea instanciable directamente.

Se aplica Cuando haya una sola instancia, y

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