Tema: Patrones de Diseño.

Programación II. Guía No. 13
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Facultad:
Ingeniería
Escuela:
Computación
Asignatura: Programación II
Tema: Patrones de Diseño.
Objetivos

Implementar la aplicación de patrones de diseño como herramientas para el mejoramiento
de la programación.

Desarrollar aplicaciones usando patrones de diseño.

Comprender las ventajas de aplicaciones de patrones de diseño como manera profesional
de elaborar software.
Materiales y Equipo
 Computadora con el software DevC++.
 Guía Número 13.
Introducción Teórica
Concepto de Patrón.
Un patrón de diseño es:

Una solución estándar para un problema común de programación.

Una técnica para flexibilizar el código haciéndolo satisfacer ciertos criterios.

Un proyecto o estructura de implementación que logra una finalidad determinada.

Un lenguaje de programación de alto nivel.

Una manera más práctica de describir ciertos aspectos de la organización de un
programa.

Conexiones entre componentes de programas.

La forma de un diagrama de objeto o de un modelo de objeto.
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Programación II. Guía No. 13
Ejemplos de Patrones.
A continuación se presentan algunos ejemplos de patrones de diseño. A cada diseño de
proyecto le sigue el problema que trata de resolver, la solución que aporta y las posibles
desventajas asociadas. Un desarrollador debe buscar un equilibrio entre las ventajas y las
desventajas a la hora de decidir que patrón utilizar.
Lo normal es, como observará a menudo en la ciencia computacional y en otros campos,
buscar el balance entre flexibilidad y rendimiento.
Encapsulación (ocultación de datos).
Problema: los campos externos pueden ser manipulados directamente a partir del código
externo, lo que conduce a violaciones del invariante de representación o a dependencias
indeseables que impiden modificaciones en la implementación.
Solución: esconda algunos componentes, permitiendo sólo accesos estilizados al objeto.
Desventajas: la interfaz no puede, eficientemente, facilitar todas las operaciones deseadas. El
acceso indirecto puede reducir el rendimiento.
Subclase (herencia).
Problema: abstracciones similares poseen miembros similares (campos y métodos). Esta
repetición es tediosa, propensa a errores y un verdadero problema durante el mantenimiento.
Solución: herede miembros por defecto de una superclase, seleccione la implementación
correcta a través de resoluciones sobre qué implementación debe ser ejecutada.
Desventajas: el código para una clase está muy dividido, con lo que, potencialmente, se
reduce la comprensión. La introducción de resoluciones en tiempo de ejecución introduce
“overhead” (procesamiento extra).
Iteración.
Problema: los clientes que desean acceder a todos los miembros de una colección deben
realizar un transversal especializado para cada estructura de datos, lo que introduce
dependencias indeseables que impiden la ampliación del código a otras colecciones.
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Solución: las implementaciones, realizadas con conocimiento de la representación, realizan
transversales y registran el proceso de iteración. El cliente recibe los resultados a través de
una interfaz estándar.
Desventajas: la implementación fija el orden de iteración, esto es, no está controlada en
absoluto por el cliente.
Excepciones.
Problema: los problemas que ocurren en una parte del código normalmente han de ser
manipulados en otro lugar. El código no debe desordenarse con rutinas de manipulación de
error, ni con valores de retorno para identificación de errores.
Solución: introducir estructuras de lenguaje para arrojar e interceptar excepciones.
Desventajas: es posible que el código pueda continuar aún desordenado. Puede ser difícil
saber dónde será gestionada una excepción. Tal vez induzca a los programadores a utilizar
excepciones para controlar el flujo normal de ejecución, que es confuso y por lo general
ineficaz.
Cuando no utilizar patrones de diseño.
La primera regla de los patrones de diseño coincide con la primera regla de la optimización:
“Del mismo modo que no es aconsejable optimizar prematuramente, no se deben utilizar
patrones de diseño antes de tiempo”.
Seguramente sea mejor implementar algo primero y asegurarse de que funciona, para luego
utilizar el patrón de diseño para mejorar las debilidades; esto es cierto, sobre todo, cuando aún
no ha identificado todos los detalles del proyecto (si comprende totalmente el dominio y el
problema, tal vez sea razonable utilizar patrones desde el principio, de igual modo que tiene
sentido utilizar los algoritmos más eficientes desde el comienzo en algunas aplicaciones).
Procedimiento
EJEMPLO
No. 1 - Patrón de diseño compuesto.
Bibliografía
Guía 1
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Programación II. Guía No. 13
Características:
Identificar el escalar / clases primitivas y el vector / clases de contenedores.
Crear una "interfaz" (mínimo común denominador) que pueden hacer todas las clases
concretas "intercambiables".
Todas las clases concretas declaran "una relación" a la interfaz.
Todas las clases "contenedoras" se acoplan por ellas mismas a la interfaz (composición
recursiva).
Implementación de Patrón de diseño de comandos.
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// Para utilizar la clase “vector”
// Crea una "interfaz"
class Component
{
public:
virtual void traverse( ) = 0;
};
// SuperClase Abstracta
// Función virtual pura
// Clase Escalar. Relación “es un”
class Leaf : public Component
{
private:
int value;
public:
Leaf(int val)
{
value = val;
}
void traverse( )
{ cout << value << ' ';
}
// Constructor con parámetros
// Función para mostrar los elementos del vector
};
class Composite : public Component
{
private:
vector < Component * > children;
public:
void add(Component * ele)
{ children.push_back(ele);
}
// Clase contenedora enlazada a la interfaz
// Clase Vector. Relación “es un”
// Contenedor enlazado con la interfaz
/* Función para agregar elementos a la cola
(vector) */
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// Función recursiva para mostrar los elementos del vector
void traverse( )
{ for (int i = 0; i < children.size( ); i++)
children [i] -> traverse( );
// Uso de polimorfismo para delegar al hijo
}
};
int main( )
{ Composite containers[4];
/* Crea un objeto de tipo Composite. En verdad se crea
una matriz de 4 x n */
// Para agregar los datos a la primera fila(0) de la matriz
for (int i = 0; i < 4; i++)
for (int j = 0; j < 3; j++)
containers [ i ].add(new Leaf(i * 3 + j));
// Agrega los elementos de las filas 2 a 4 en la matriz
for (int i = 1; i < 4; i++)
containers[0].add(&(containers[ i ]));
// Rutina para mostrar todos los elementos de la matriz
for (int i = 0; i < 4; i++)
{ cout << "Mostrando la fila " << i + 1 << endl;
containers[i].traverse( );
cout << endl;
}
system("pause > nul");
return 0;
}
EJEMPLO No. 2 - Patrón de diseño Decorador.
Características:
 Crear un "mínimo común denominador" que hace que las clases sean intercambiables.
 Crear una clase base de nivel dos para la funcionalidad opcional.
 La clase "Core" y "Decorador" declaran una relación "es un".
 La clase Decorador tiene una instancia del "mínimo común denominador".
 La clase Decorador delega para la clase de tipo “tiene un” objeto.
 Cree una clase Decorador derivada para cada adorno opcional.
 Decorador de las clases derivadas delega a la clase base y permite agregar cosas
extras.
 El Cliente tiene la responsabilidad de componer configuraciones deseadas.
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#include <iostream>
using namespace std;
class Widget
{
public:
virtual void draw( ) = 0;
};
// Superclase Abstracta
class TextField : public Widget
{
private:
int width, height;
// Clase "Principal”. Relación "es un"
public:
TextField(int w, int h)
{ width = w;
height = h;
}
// Función virtual pura
// Constructor con parámetros
// Función virtual para mostrar los datos del campo de texto
void draw( )
{ cout << "TextField: " << width << ", " << height << '\n';
}
};
class Decorator : public Widget
{
private:
Widget * wid;
public:
Decorator(Widget * w)
{ wid = w;
}
void draw()
{ wid -> draw( );
}
// Clase base de segundo nivel. Relación "es un"
// Relación "tiene un"
// Constructor con parámetros
// Función virtual
// Delegación a clase hija
};
class BorderDecorator : public Decorator
{
public:
BorderDecorator(Widget * w): Decorator(w){ }
// Embellecimiento opcional
// Función virtual para mostrar los datos del borde del decorador
void draw()
{ Decorator :: draw( );
// Delegar hacia la clase base y cosas extras
cout << " Se ha invocado a la clase BorderDecorator " << endl;
}
};
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class ScrollDecorator : public Decorator
{
public:
ScrollDecorator(Widget * w): Decorator(w){ }
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// Embellecimiento opcional
// Función virtual para mostrar los datos del scroll del decorador
void draw()
{ Decorator :: draw( );
// Delegar hacia la clase base y cosas extras
cout << " Se ha invocado a la clase ScrollDecorator " << endl;
}
};
int main( )
{
// El Cliente tiene la responsabilidad para componer configuraciones deseadas
Widget * aWidget = new BorderDecorator(new BorderDecorator(new
ScrollDecorator(new TextField(80, 24))));
aWidget -> draw( ); // Se invoca a la función draw con el puntero creado
system("pause > nul");
return 0;
}
Análisis de Resultados
Ejercicio 1:
Implementar el código mostrado en el ejemplo No. 1 en un programa con DevC++, probarlo,
entenderlo y explicar detalladamente la funcionalidad del mismo.
Ejercicio 2:
Implementar el código mostrado en el ejemplo No. 2 en un programa con DevC++, probarlo,
entenderlo y explicar detalladamente la funcionalidad del mismo.
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Investigación Complementaria
Investigar lo siguiente:
 ¿Qué otros tipos de patrones de diseño existen?
 Explicar el problema, la solución y las ventajas. (Al menos cuatro patrones distintos).
 Investigar sobre el Patrón Proxy – el cual protege de acceso al objeto original.
Incluir un ejemplo de codificación de uso (en DevC++).
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Guía 13: Patrones de Diseño.
Hoja de cotejo:
Alumno:
Máquina No:
Docente:
GL:
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Fecha:
EVALUACIÓN
%
CONOCIMIENTO
Del 20
al 30%
APLICACIÓN
DEL
CONOCIMIENTO
Del 40%
al 60%
ACTITUD
Del 15%
al 30%
TOTAL
100%
1-4
5-7
8-10
Conocimiento
deficiente de
los fundamentos
teóricos
Conocimiento
y explicación
incompleta de
los
fundamentos
teóricos
Conocimiento
completo y
explicación
clara de los
fundamentos
teóricos
No tiene
actitud
proactiva.
Actitud
propositiva y
con
propuestas no
aplicables al
contenido de
la guía.
Tiene actitud
proactiva y
sus
propuestas
son
concretas.
Nota