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Ingeniería del Software 1 Curso 2010-2011

Diseño de responsabilidades con patrones (GRASP) ATENCIÓN ESTE DOCUMENTO ES UN MATERIAL DE APOYO PARA LAS CLASES DE TEORÍA, NO ESTÁ DISEÑADO COMO MATERIAL DE ESTUDIO. SI QUIERES USARLO PARA ESTUDIAR DEBES COMPLEMENTARLO CON LAS EXPLICACIONES DEL PROFESOR Y/O LA BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA

Índice  Introducción

 Patrones GRASP Básicos  Creador  Experto (en Información)

 Bajo Acoplamiento  Controlador  Alta Cohesión

 Patrones GRASP Avanzados  Polimorfismo  Fabricación Pura

 Indirección  Protección de Variaciones

Objetivos del tema  Comprender el uso del diagrama de clases para reflejar

conceptos a distintos niveles de abstracción

 Ser capaz de realizar un diseño software que sea

respetuoso con los principios de asignación de responsabilidades de GRASP

Introducción Perspectiva de análisis vs. perspectiva de diseño en diagramas de clase UML

Introducción: Usos del diagrama de clases  UML incluye los diagramas de clases para ilustrar clases, interfaces

y sus asociaciones.  Éstos se utilizan para el modelado estático de objetos.  Los diagramas de clases se pueden usar tanto desde una

perspectiva conceptual (para el modelo del dominio) como desde una perspectiva software (para el modelado de la CAPA DE DOMINIO).  Es común hablar de “Diagrama de clases de Análisis” para referirse al diagrama

de clases que representa el modelo de dominio, y a “Diagrama de Clases de Diseño” para hablar del diagrama de clases que representa a las clases software, es decir, a las clases que finalmente van a ser implementadas.  EN LA ASIGNATURA NOS VAMOS A CENTRAR EN EL MODO DE DEFINIR LOS

MODELOS DE DISEÑO Y, DENTRO DE ELLOS, EL DIAGRAMA DE CLASES DE DISEÑO

Introducción: Diseño de objetos  El diseño de objetos se describe como:

Tras haber identificado tus requisitos, y haber creado un modelo de dominio, añade operaciones a las clases y define las secuencias de mensajes entre objetos para cubrir los requisitos  Estas recomendaciones no son especialmente útiles, ya que hay

principios fundamentales de diseño, nada triviales, que deben ser tenidos en cuenta a la hora de:  Decidir qué operaciones hay que asignar a qué clases  Cómo los objetos deberían interactuar para dar respuesta a los casos de uso

 De hecho, el artefacto más importante del flujo de trabajo de diseño

es el Modelo de Diseño, que incluye el diagrama de clases software (no conceptuales) y diagramas de interacción.

Introducción: Diseño de objetos

Sale

Domain Model conceptual perspective

Register

1

Captures

1

...

Register Design Model

...

DCD; software perspective

endSale() enterItem(...) makePayment(...)

time isComplete : Boolean /total

Sale time isComplete : Boolean currentSale /total

Meta: Low Representational Gap

1

makeLineItem(...)

Introducción: Diseño de objetos

the association name, common when drawing a domain model, is often excluded (though still legal) when using class diagrams for a software perspective in a DCD

Register

UP Domain Model conceptual perspective

UP Design Model DCD software perspective

Sale

1 Captures-current-sale 1

id : Int

time : DateTime

Register id: Int ...

Sale 1 currentSale

time: DateTime ...

Introducción: Del DC de Análisis al DC de Diseño  GENERALIZACIÓN VS HERENCIA  En el modelo de dominio implica que la superclase es un

superconjunto y la subclase un subconjunto.  En un DCD implica la relación de herencia de los lenguajes de

programación OO de una superclase a una subclase.

 ¡ATENCIÓN! Las relaciones de generalización no tienen

por qué traducirse en relaciones de herencia en el DCD.  P.ej. en C++ el uso de templates puede a veces reducir el número

de clases (alternativa a la herencia).

Introducción: Del DC de Análisis al DC de Diseño  DCD: APARICIÓN DE NUEVAS CLASES (1/2)  Clases de Utilidad: clases que encapsulan algoritmos genéricos

que pueden ser accedidos por más de una clase  Como veremos más adelante, añadir esos algoritmos a clases

existentes disminuiría la cohesión de esas clases  Las clases de utilidad también se pueden utilizar para encapsular

clases de librería o aplicaciones/funciones que no son OO (proporcionan una interfaz OO a dichos módulos)  Librerías: referencias a librerías proporcionadas por el entorno

(p.ej. STL)

Introducción: Del DC de Análisis al DC de Diseño  DCD: APARICIÓN DE NUEVAS CLASES (2/2)  Interfaces: abstracción de comportamiento mediante interfaces

que realizan las clases  Clases de ayuda: clases que asisten a una clase existente para la

realización de una tarea, al mismo tiempo que permiten aumentar la cohesión de la clase origen.  Ejemplo: ManageEmployeeForm: clase que gestiona cosas como

formateo de números de identidad. ¿Pero quién gestiona el control de que el número de la Seguridad Social es un número válido de la empresa?

Introducción: Responsabilidades  UML define una responsabilidad como “un contrato u

obligación de un clasificador”.  Obligaciones de un objeto en términos de su comportamiento.  Las responsabilidades se asignan a clases software durante el

diseño de objetos

Introducción: Tipos de responsabilidades  Hacer:  Hacer algo él mismo (e.g. crear un objeto, realizar un cálculo)  Iniciar la acción en otros objetos.  Controlar y coordinar actividades en otros objetos.  Ejemplo: Un tablero es responsable de crear sus casillas”

 Saber o Conocer:  Conocer sus datos privados (encapsulados).

 Conocer los objetos con los que se relaciona.  Conocer las cosas que puede derivar o calcular.  Ejemplo: “Un barco es responsable de conocer cuándo está hundido”

 Las responsabilidades relacionadas con „conocer‟ son normalmente

inferibles del Modelo de Dominio (debido a los atributos y asociaciones que éste ilustra)

Introducción: Responsabilidades vs. métodos  La complejidad del proceso de traducción de

responsabilidades a clases y operaciones (implementadas mediante métodos) está influenciada por la granularidad de la responsabilidad.  Ejemplo: la responsabilidad “proporciona acceso a BD relacional”

puede involucrar docenas de clases y cientos de métodos, mientras que “crear Venta” podría involucrar sólo uno o un pequeño número de métodos.  Una responsabilidad no es un método, pero los métodos se

implementan para cubrir responsabilidades.  Los métodos pueden colaborar con otros métodos y objetos

para cubrir una determinada responsabilidad.

Introducción: Responsabilidades y D. Interacción  Podemos pensar sobre cómo

:Pieza

asignar responsabilidades cuando modelamos o cuando codificamos

getCasilla(…) get(…) :Casilla

 Dentro de los artefactos UML,

un contexto común donde estas

responsabilidades (implementadas como métodos) se consideran es

durante la creación de diagramas de interacción.

 Las piezas tienen la responsabilidad de saber en qué casilla están colocadas, y la manejan con el método getCasilla().  El cumplimiento de esta responsabilidad requiere llamar al método get del atributo Casilla

Patrones GRASP

GRASP: Introducción  GRASP es un acrónimo para General Responsibility Assignment

Software Patterns.  Describen 9 principios fundamentales del diseño de objetos y de

la asignación de responsabilidades, expresado en términos de patrones.  Se dividen en dos grupos:

BÁSICOS

AVANZADOS

 Creador

 Polimorfismo

 Experto (en Información)

 Fabricación Pura

 Bajo Acoplamiento

 Indirección

 Controlador

 Protección de Variaciones

 Alta Cohesión

GRASP: Introducción  Para ilustrar los patrones vamos a suponer que queremos modelar un

monopoly  Dibujad su modelo de dominio (perspectiva conceptual)  Nota: asume dos dados  Nota: comienza modelando el tablero, las casillas, y el acto de hacer una

tirada y mover las piezas por parte de un jugador

Patrones GRASP básicos Creador Experto (en información) Bajo acoplamiento Controlador Alta cohesión

GRASP: Creador  En el Monopoly, ¿quién debería ser el responsable de

crear Casillas?

GRASP: Creador  Problema: ¿Quién debería ser el responsable de crear

una nueva instancia de alguna clase?  Solución: Asigna a la clase B la responsabilidad de crear

una instancia de la clase A si una o más de las siguientes afirmaciones es cierta: 1)

B agrega objetos de tipo A.

2)

B contiene objetos de tipo A.

3)

B graba objetos de tipo A.

4)

B tiene datos inicializadores que serán pasados a A cuando sea necesario crear un objeto de tipo A (por tanto B es un Experto con respecto a la creación de A).

GRASP: Creador

Discusión



“Creator” busca el objeto creador que requiere estar conectado al objeto creado en cualquier evento.



Esto soporta “bajo acoplamiento”.



Es común que el “Creator” se encuentre buscando la clase que tiene los datos de inicialización que serán pasados como parámetro al objeto creado. Tablero tiene los datos de posición para el objeto Casilla.



La creación podría ser compleja (por ejemplo “creación condicional”, “reciclamiento de instancias”, o que la creación de una instancia sea a partir de una familia de clases similares basadas en una propiedad externa). En este caso use el patrón “Factory” (GoF).



Favorece el “bajo acoplamiento”, implicando con ello un nivel bajo de dependencias de mantenimiento y alta oportunidad de reuso.

Contraindicaciones

Beneficios

GRASP: Experto (en información)  En el Monopoly, imaginad que necesitamos ser capaces de

referenciar una casilla particular, dado su nombre (la calle que representa). ¿A quién le asignamos la responsabilidad?

GRASP: Experto (en información)  Problema: ¿cuál es el principio general de asignación de

responsabilidades a objetos?

 Solución: Asigna cada responsabilidad al experto de

información, i.e. la clase que tiene (la mayor parte de) la información necesaria para cubrir la responsabilidad.

GRASP: Experto (en información)  ¡ATENCIÓN!

A veces hay que aplicar el Information Expert en cascada.  Ejemplo: Casa de apuestas

Suponed que queremos asignar la responsabilidad de calcular la ganancia/pérdida neta de un usuario en el siguiente diagrama. Dibujad el diagrama de

secuencia e indicad los cambios en el diagrama de clases.

GRASP: Experto (en información)

Discusión



Los objetos hacen tareas relacionadas con la información que poseen.



Principio de “animación”. (caricatura animada).



Tal como en el mundo real: “damos responsabilidades a quien tiene la información”.



Problemas de cohesion y acoplamiento: ¿Quién debería salvar en la db las apuestas? No debería ser la clase Apuesta (incohesivo).



Mantiene encapsulamiento de información (bajo acoplamiento)



Motiva clases “ligeras” distribuyendo responsabilidades.

Contraindicaciones

Beneficios

GRASP: Bajo acoplamiento  Asume que necesitamos modelar el acto de tirar los dos dados de un

jugador en el monopoly. ¿A quién asignamos la responsabilidad?

GRASP: Bajo acoplamiento  Si el jugador tira los makePayment()

4: mueve()

dados, es necesario acoplar al Jugador con

1: create()

:Monopoly

: Jugador

3: tiraDados()

Dados (acoplamiento que antes no existía)

2:create() d:Dados

Jugador also coupled to knowledge of Dados.

conocimiento sobre los

GRASP: Bajo acoplamiento  Una solución alternativa

es que sea el propio Juego el que tire los dados y envíe el valor

makePayment()

que ha salido al Jugador.

1: create() :Monopoly

: Jugador

 Se disminuye el

4: mueve(r)

acoplamiento entre Jugador y Dados y,

2:create()

3: r=tiraDados()

d:Dados

desde el punto de vista

del “acoplamiento” es un mejor diseño.

GRASP: Bajo acoplamiento  Problema: ¿Cómo soportar una baja dependencia, un

bajo impacto de cambios en el sistema y un mayor reuso?

 Solución: Asigna una responsabilidad de manera que el

acoplamiento permanezca bajo

GRASP: Bajo acoplamiento  Acoplamiento: medida que indica cómo de fuertemente un

elemento está conectado a, tiene conocimiento de, o depende de otros elementos.  Una clase con un alto acoplamiento depende de muchas otras clases

(librerías, herramientas, etc.)  Problemas del alto acoplamiento:  Cambios en clases relacionadas fuerzan cambios en la clase afectada

por el alto acoplamiento.  La clase afectada por el alto acoplamiento es más difícil de entender

por sí sola: necesita entender otras clases.  La clase afectada por el alto acoplamiento es más difícil de reutilizar,

porque requiere la presencia adicional de las clases de las que depende.

GRASP: Bajo acoplamiento

 En general, valora siempre la necesidad de incluir una

nueva relación de dominio en el D. Clases

GRASP: Bajo acoplamiento  ¿Cómo podríamos desacoplarnos del hecho de que el

monopoly está usando dos dados?

GRASP: Bajo acoplamiento  Tipos de acoplamiento

El acoplamiento dentro de los D. Clases puede ocurrir por varios motivos:  Definición de Atributos: X tiene un atributo que se refiere a una

instancia Y.  Definición de Interfaces de Métodos: p.ej. un parámetro o una

variable local de tipo Y se encuentra en un método de X.  Definición de Subclases: X es una subclase de Y.  Definición de Tipos: X implementa la interfaz Y.

¿CUÁL ES MEJOR?

GRASP: Bajo acoplamiento 

No hay una medida específica para el acoplamiento, pero en general, clases que son genéricas y candidatas al reuso DEBERÍAN asegurar un bajo acoplamiento



Siempre habrá algo de acoplamiento entre objetos, ya que de otro modo no habría colaboración



Rara vez es un problema tener alto acoplamiento con elementos estables y con elementos “pervasive” (de uso amplio).



Ej.- Una aplicación J2EE puede acoplarse de forma segura con las bibliotecas propias de Java (java.util, etc.), ya que ellas son estables y de uso amplio.



No vale la pena “desgastarse” en disminuir acoplamiento cuando no exista real motivación.



No existen “efectos colaterales” debido a cambios en otros componentes.



Simple de entender aisladamente.



MUY conveniente para el reuso.



La mayoría de los patrones favorecen EL BAJO ACOPLAMIENTO!! E.g experto, creador, …

Discusión

Contraindicaciones

Beneficios

GRASP: Controlador  En el Monopoly puede haber

System initialize(nop) playGame() ...

múltiples operaciones del sistema, que en un principio se podrían asignar a una clase

System.  Sin embargo esto no significa

que finalmente deba existir una

clase software System que satisfaga este requisito; es mejor asignar las

responsabilidades a uno o más Controllers.

GRASP: Controlador  ¿En el monopoly, quién debería ser el Controlador para

los eventos de sistema, tales como playGame e initialize?

GRASP: Controlador  Existen dos posibilidades:  MonopolyGame  ProcessInitializeHandler (esta solución requiere que haya otros

controladores como ProcessPlayGameHandler, etc.).

playGame()

playGame()

:MonopolyGame

:ProcessPlayGameHandler

GRASP: Controlador

GRASP: Controlador  Problema: ¿Quién debería ser el responsable de manejar un

evento de entrada al sistema?  ¿Quién es el primer objeto de la capa de dominio que recibe los

mensajes de la interfaz?  Solución: Asigna la responsabilidad de recibir o manejar un

evento del sistema a una clase que represente una de estas dos opciones:  El sistema completo (Control „fachada‟).  Un escenario de un Caso de Uso.  Estandariza nomenclatura: ControladorRealizarCompra,

CoordinadorRealizarCompra, SesionRealizarCompra, ControladorSesionRealizarCompra.

GRASP: Controlador System endSale() enterItem() makeNewSale() makePayment() makeNewReturn() enterReturnItem() . . .

system operations discovered during system behavior analysis

Register



... endSale() enterItem() makeNewSale() makePayment() makeNewReturn() enterReturnItem() . . .

allocation of system operations during design, using one facade controller

 ProcessSale Handler

System endSale() enterItem() makeNewSale() makePayment() enterReturnItem() makeNewReturn() . . .

HandleReturns Handler

...

...

endSale() enterItem() makeNewSale() makePayment()

enterReturnItem() makeNewReturn() . . .

allocation of system operations during design, using several use case controllers

El Controlador del que habla este patrón es un objeto que NO pertenece a la capa de interfaz y que define el método para la operación del sistema. Normalmente ventanas, applets etc reciben eventos mediante sus propios controladores de interfaz, y los DELEGAN al tipo de controlador del que hablamos aquí.

GRASP: Controlador  Mal diseño presses button

Player actionPerformed( actionEvent )

Interface Layer

:MonopolyJFrame

It is undesirable for an interface layer object such as a window to get involved in deciding how to handle domain processes. Business logic is embedded in the presentation layer, which is not useful.

Domain Layer

1: playGame()

MonopolyJFrame should not send this message.

:Board

GRASP: Controlador  Buen diseño

presses button

: Jugador actionPerformed( actionEvent )

Interface Layer

system event message

:MonopolyJFrame

1: playGame()

controller

Domain Layer

:Monopoly

1.1: playGame()

:Board

Es el run() de las prácticas de POO

GRASP: Controlador  El Controlador recibe las solicitudes de servicios desde la

capa UI y coordina su realización, generalmente delegando a otros objetos.  Los Controladores permiten también implementar la

“secuencia de operaciones” o mantener el “estado del caso de uso”.  P.ej.- initialize( ) no se puede realizar a menos que el juego acabe

de empezar.

 ¿Cuándo pensáis que es mejor utilizar cada tipo de

Controlador? (controlador único o para cada caso de uso)

GRASP: Alta cohesión  ¿Cómo reescribiríais el siguiente código del monopoly? Monopoly::PlayGame(){ turno=random(numJug); Dados d[2]=cub.getDados(); int punt=0; for (i=1 to 2) punt+=dado[i].tirarDado(); Casilla cAct=jug[turno].getCasillaAct();

Casilla cNueva=cAct+punt; jug[t].colocaEnCasilla(cNueva) … turno=turno+1 mod numJug; … }

GRASP: Alta cohesión

GRASP: Alta cohesión  Cohesión: medida de cómo de fuertemente se relacionan

y focalizan las responsabilidades de un elemento. Los elementos pueden ser clases, subsistemas, etc.  Una clase con baja cohesión hace muchas actividades

poco relacionadas o realiza demasiado trabajo.  Problemas causados por un diseño con baja cohesión:  Difíciles de entender.  Difíciles de usar.

 Difíciles de mantener.  Delicados: fácilmente afectables por el cambio.

GRASP: Alta cohesión  Problema: ¿Cómo mantener la complejidad manejable?

 Solución: Asigna las responsabilidades de manera que la

cohesión permanezca alta.  Clases con baja cohesión a menudo representan abstracciones

demasiado elevadas, o han asumido responsabilidades que deberían haber sido asignadas a otros objetos.

GRASP: Alta cohesión  Existen diversos grados de cohesión funcional  Cohesión muy baja: clase responsable de muchas cosas en muchas

áreas distintas.  ej.: una clase responsable de hacer de interfaz con una base de datos y con un

servicio web.  Baja cohesión: clase responsable de una tarea compleja en un área

funcional.  ej.: una clase responsable de interactuar con una base de datos completa

 Alta cohesión: clase que tiene responsabilidades moderadas en un área

funcional y colabora con otras clases para realizar una tarea.  ej.: una clase responsable de una parte de la interacción con la BD.

GRASP: Alta cohesión 

Discusión

Regla general: Una clase con alta cohesión tiene un número relativamente bajo de operaciones, con funcionalidad altamente relacionada, y no hace demasiado trabajo, sino que colabora y delega.



Existen pocos casos que contraindiquen la “Alta cohesión”. Algunos ejemplos podrían ser: 

Agrupar responsabilidades o código en una sola clase o componente para simplificar el mantenimiento por una sola persona (cuando el mapeo objeto relacional lo hace un experto en SQL, pero novato en OO).



Servidor de objetos distribuidos, debido a las impliciaciones de “overhead” o “performance” asociadas a objetos remotos y a la comunicación remota. A veces es deseable crear pocos objetos servidores, menos cohesivos que ofrezcan una interfaz para muchas operaciones. Esto es relativo al patrón Interface Remota de Grano grueso.

Contraindicaciones



Beneficios

Clases más fáciles de entender, de usar, de mantener, y menos sensibles al cambio

GRASP: Cohesión vs. acoplamiento

 Cohesión y acoplamiento

son el “yin and yang” de la

ingeniería del software, debido a su interdependencia e influencia.

Patrones GRASP avanzados Polimorfismo Fabricación pura Indirección Protección de variaciones

GRASP: Polimorfismo  Vamos ahora a incluir el concepto de tipos de casillas en el Monopoly.

 Distintos tipos de casillas. En función del tipo de casilla, el

comportamiento del método caerEn() varía:  Casillas de suerte: coger una carta de la suerte  Casillas de propiedades: depende de si la casilla tiene propietario o no, y

si lo tiene si soy yo o es un contrincante del juego  Casilla de Vaya a la Cárcel: ir a la cárcel  Casilla de Tasas: pagar tasas  …

 ¿A quién asigno la responsabilidad caerEn()?¿Cómo lo implemento?

GRASP: Polimorfismo  Problemas:  ¿Cómo manejar alternativas basadas en un tipo sin usar sentencias

condicionales if-then o switch que requerirían modificación en el código?  ¿Cómo crear componentes software “conectables”?  Viendo los componentes software en una relación cliente-servidor ¿Cómo

reemplazar un componente servidor con otro sin afectar al cliente?

 Solución:  Cuando alternativas o comportamientos relacionados varían por el tipo

(clase), asigna la responsabilidad del comportamiento usando “operaciones polimórficas” a los tipos para los cuales el comportamiento

varía.  Corolario: No preguntes por el tipo del objeto usando lógica condicional

para realizar las alternativas variantes basadas en el tipo.

GRASP: Polimorfismo

GRASP: Polimorfismo

GRASP: Polimorfismo 

¿Cuándo usar interfaces (y no clases abstractas)? Si hay una jerarquía de clases con una superclase abstracta C1, considera hacer una interfaz I1 de las signaturas de los métodos públicos de C1 y después declara que C1 implementa I1.



Diseñar con polimorfismo cuando no se tiene la certeza de la posible variación es “tiempo y esfuerzo perdido”. Evalúe la necesidad y diseñe con verosimilitud.



Extensiones para el manejo de las variaciones son fáciles de manejar.



Se pueden introducir nuevas implementaciones sin afectar a los clientes.



GoF (Adapter, Command, Composite, Proxy, State, Strategy)



Choosing Message, Don’t Ask “What Kind?”

Discusión

Contraindicaciones

Beneficios

Patrones relacionados

También conocido como

GRASP: Fabricación pura  Es necesario guardar instancias del Monopoly en una base de datos

relacional. ¿Quién debería tener esa responsabilidad?  Por Expert la clase Monopoly debería tener esta responsabilidad, sin

embargo:  La tarea requiere un número importante de operaciones de base de datos, ninguna

relacionada con el concepto de Monopoly, por lo que Monopoly resultaría incohesiva.  Monopoly quedaría acoplado con la interface de la base de datos (ej.- JDBC en

Java, ODBC en Microsoft) por lo que el acoplamiento aumenta. Además el acoplamiento sería a una tecnología específica de base de datos, no a otro objeto del dominio (que sería menos grave).  Guardar objetos en una base de datos relacional es una tarea muy general para la

cual se requiere que múltiples clases le den soporte. Colocar éstas en Monopoly sugiere pobre reuso o gran cantidad de duplicación en otras clases que hacen lo mismo.

GRASP: Fabricación pura  Solución: Crear una clase (PersistentStorage) que sea

responsable de guardar objetos en algún tipo de almacenamiento persistente (tal como una base de datos

relacional).

PersistentStorage By Pure Fabrication insert( Object ) update( Object ) ...

GRASP: Fabricación pura  Problemas resueltos:  La clase Monopoly continua bien definida, con alta cohesión y bajo

acoplamiento.  La clase PersistentStorage es, en sí misma, relativamente

cohesiva, tiene un único propósito de almacenar o insertar objetos en un medio de almacenamiento persistente.  La clase PersistentStorage es un objeto genérico y reusable.

GRASP: Fabricación pura  Problema: ¿Qué objeto debería tener la responsabilidad, cuando no

se desean violar los principios de “Alta Cohesión” y “Bajo Acoplamiento” o algún otro objetivo, pero las soluciones que sugiere Expert (por ejemplo) no son apropiadas o cuando no es apropiado

asignarlo a una clase software inspirada a partir de una clase conceptual?  Solución: Asigne un conjunto “altamente cohesivo” de

responsabilidades a una clase artificial conveniente que no represente un concepto del dominio del problema, algo producto de la “imaginación” para soportar “high cohesion”, “low coupling” y reuso.  Éste es precisamente el ppio que se aplica cuando se introducen clases

„Helper‟ y clases „Utility‟

GRASP: Fabricación pura  En sentido amplio, los objetos pueden dividirse en dos grupos:  Aquellos diseñados por/mediante descomposición

representacional. (Ej.- Monopoly representa el concepto “partida”)  Aquellos diseñados por/mediante descomposición

conductual. (Ej.- Para agrupar comportamientos o

algoritmos; clases sin nombre ni propósito relacionado con el mundo real, e.g. TableOfContentsGenerator). Este es el caso más común para objetos Fabricación pura.

GRASP: Fabricación pura  El principio de descomposición conductual para objetos

Fabricación Pura en ocasiones es sobreutilizado por novatos en diseño y tienden a dividir el software en términos de funciones. Exagerando: las funciones se convierten en objetos.

(Clases “functoides”). ¡Tened cuidado con esto si continuamente estáis pasando objetos como parámetros para que sean procesados por métodos!

GRASP: Indirección  Ejemplo: Cubilete  El objeto Cubilete que hemos comentado cuando hablábamos de

Bajo Acoplamiento es un ejemplo de indirección: un elemento que no existía en el juego real pero que introducimos para aislarnos del número de dados que usa el juego.

GRASP: Indirección  Problema:  ¿Dónde asignar una responsabilidad para evitar acoplamiento

directo entre dos o más cosas? ¿Cómo desacoplar objetos de tal manera que el bajo acoplamiento se soporte y el reuso potencial se mantenga alto?

 Solución:  Asignad la responsabilidad a un objeto intermedio que medie

entre otros componentes o servicios, de tal manera que los objetos no estén directamente acoplados. El objeto intermedio crea una

indirección entre los componentes.

GRASP: Indirección  “Muchos problemas en ciencias de la computación

pueden resolverse mediante otro nivel de indirección” es un viejo adagio con relevancia particular en diseño orientado a objetos (David Wheeler).  Así como muchos patrones de diseño son especializaciones de

Fabricación Pura, muchos otros también lo son de Indirección (Adapter, Facade, Observer, entre otros).  Además muchas Fabricaciones Puras son generadas por

causa de Indirección.  La motivación principal es el bajo acoplamiento; por lo que

un intermediario se agrega para desacoplar otros componentes o servicios.

GRASP: Protección de variaciones  Imaginad que sois una empresa de creación de juegos de

mesa por internet. Os han pedido que implementéis el Monopoly, pero sabéis que en breve os van a pedir

también „La isla del tesoro‟, y posiblemente más adelante otros, como „En busca del imperio cobra‟.

Cada juego utiliza distintos tipos de casilla (variación entre juegos).

¿Cómo protegeríais el diseño de esa variación?

GRASP: Protección de variaciones  Solución: Usar polimorfismo para abstraer los tipos de casilla

ilustraría el concepto de Protección de Variaciones.  El punto de inestabilidad por variaciones son las diferentes interfaces

o APIs de los distintos tipos de casillas de los distintos juegos.  Mediante un nuevo nivel de Indirección, una interfaz y usando

polimorfismo con varias implementaciones Casilla, se logra la protección de variaciones dentro del sistema a partir de las variaciones en las APIs externas.  Las partes del sistema comunes colaboran con una interfaz estable;

las implementaciones de las casillas encapsulan las variaciones en función del juego.

GRASP: Protección de variaciones  Problema:  ¿Cómo diseñar objetos, subsistemas y sistemas de tal

manera que las variaciones o inestabilidad en estos

elementos no tenga un impacto indeseable sobre otros elementos?  Solución:  Identifique los puntos de variación o inestabilidad;

asigne responsabilidades para crear una interfaz estable a su alrededor.

Principios de diseño motivados por la protección de variaciones Robert C. Martin. Agile Software Development, Principles, Patterns, and Practices. 2002.

Principios de diseño motivados por PV  Encapsulación

 Diseñar operaciones de manera que consultan o

modifican, pero no hacen ambas cosas a la vez  Separación Modelo-Vista: objetos del modelo no deberían conocer objetos de presentación, para promocionar bajo acoplamiento de otras capas hacia la capa de interfaz (que es la que más cambia)  Principio de Sustitución de Liskov: Una instancia de una clase derivada debe ser capaz de tomar el lugar de una instancia de una clase base. Por ejemplo, si un método tiene un objeto de una clase como argumento, el mismo método debe ser capaz de trabajar con una instancia de una clase derivada.

Principios de diseño motivados por PV  Principio OPEN-CLOSE (Bertrand Meyer)  Los módulos software (paquetes, métodos, clases, etc.) deberían

estar ABIERTOS a la extensión y CERRADOS a la modificación  Diseña el software de manera que puedas extender su capacidad

(añadir nuevas funcionalidades) tocando lo menos posible el código que ya existe. La mayoría de los cambios se materializan en la adición de métodos o clases al sistema  No siempre es posible seguir este principio de manera completa,

pero mientras más lo sigas más fácil será después acomodar nuevos (y quizás inesperados) requisitos.

Principios de diseño motivados por PV  PRINCIPIO DE “INVERSIÓN” DE DEPENDENCIA  Los módulos de alto nivel no deberían depender de módulos de bajo nivel.  







Tanto unos como otros deberían depender de abstracciones Las abstracciones no deberían depender de detalles, sino al contrario: los detalles deberían depender de las abstracciones. Esto implica que el acoplamiento entre los objetos que usan y los objetos que son usados se debería hacer siempre a nivel conceptual (en términos de „servicios‟ que unos requieren de los otros), sin tener en cuenta los detalles concretos de las implementaciones. Ojo! Este principio “invierte” la idea convencional de que módulos de alto nivel deberían depender de módulos de bajo nivel. Llevar este principio al extremo supondría asumir que…  No deberían existir variables que referenciasen clases concretas  Ninguna clase debería derivar de una clase concreta  Ningún método debería sobreescribir un método implementado de una de sus clases base En la práctica no es útil llegar a este extremo, pero sí ser consciente de que cuando se violan estos principios estamos añadiendo acoplamiento

Principios de diseño motivados por PV  Interface Segregation Principle: Clients should not be forced to

depend upon interfaces that they do not use. Many client-specific interfaces are better than a general-purpose one.  Reuse/Release Equivalency Principle: The granule of reuse is the

same as the granule of release. Only components that are released through a tracking system can be effectively reused.  Common Reuse Principle: Classes that are not reused together

should not be grouped together.  Common Closure Principle: Classes that change together, belong

together.  Stable Abstractions Principle: The more stable a category of classes

is, the more it should consist of abstract classes. A completely stable category should consist of only abstract classes.

Principios de diseño motivados por PV  Least Astonishment Principle: When two elements of an interface

conflict or are ambiguous, the behavior should be that which least surprises the software engineer at the time of the conflict, because the least surprising behavior must be usually the correct one.  Deep Abstract Hierarchies Principle: Class hierarchies should be

deep and abstract.  The Acyclic Dependencies Principle: There should be no cycles in the

dependency graph.  The Stable Dependencies Principle: Depend in the direction of

stability. The dependencies between components in a design should

be in the direction of stability. A component should only depend upon components that are more stable than it is.

Principios de diseño motivados por PV  Don’t Talk to Strangers (Ley de Demeter): Cada unidad

(clase, método) sólo debería utilizar un conjunto limitado de otras unidades, y sólo entre aquéllas que están fuertemente relacionadas con la unidad actual  Este principio restringe a qué objetos debería enviárseles

mensajes dentro de un método:  Al objeto this (o self).  A un parámetro del método.  A un atributo de this.  A un elemento de una colección que es un atributo de this.  A un objeto creado dentro del método. (local al método).  La intención es evitar acoplamiento con objetos indirectos.

Los objetos directos son los “familiares del cliente” los indirectos son los “extraños”.  El cliente debe hablar con los “familiares” no con los “extraños”.  Protege contra cambios estructurales

Principios de diseño motivados por PV  ID to Objects: convertir claves e ID‟s de objetos en objetos

verdaderos lo más pronto posible (normalmente en cuanto el ID entra en la capa de dominio del modelo de diseño), para a partir de ahí trabajar con el objeto.  ¿Por qué?: Tener un objeto real, con información y responsabilidades (y no simplemente un ID) flexibiliza la aplicación según el diseño crece, ya que es probable que necesidades no percibidas originalmente surjan durante la evolución del sistema.  Pasar objeto agregado como parámetro: cuando una operación requiere como parámetros objetos que están agregados dentro de otros, pasar el objeto agregado, y no los objetos „hijos‟.  ¿Por qué? Pasar el objeto agregado aumenta flexibilidad del sistema, al permitir que la operación colabore con el objeto agregado en modos que en un principio no habíamos previsto.

EJERCICIO  Volved al ejercicio que realizasteis en el tema anterior, en

el que identificasteis, sobre un diagrama de clases de vuestra elección, el conjunto de elementos que podrían

ser patrones (una buena práctica que deberíais repetir si os encontráseis ante un problema similar)  Revisar vuestra conclusión inicial a la luz de los patrones

Larman

EJERCICIO  EJERCICIO PARA ENTREGAR (OBLIGATORIO)  Bajáos el documento con las reglas completas del Monopoly  Realizad un Modelo de Dominio y un Modelo de Diseño (al menos

el diagrama de clases de diseño) del juego que permita implementar

dicho juego en modo simulación.  Realizad un comentario de vuestro modelo indicando qué principios

GRASP habéis aplicado en las distintas decisiones de asignación de

responsabilidades

 A partir de ahora, tened esta versión del juego siempre a mano,

para poder irla flexibilizando según vayamos aprendiendo nuevos patrones.

¿Dudas? Ingeniería del Software 1 - Curso 2010/2011

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