aula 06 - uml e padrões de projeto

Especialização em Desenvolvimento Java UML e Padrões de Projetos

AULA 06 – PADRÕES ESTRUTURAIS

Prof. Vinícius de Paula -‐ [email protected]

Padrões Estruturais

Padrões Estruturais As interações entre os objetos de um sistema podem gerar fortes dependências entre esses elementos.

UML e Padrões de Projeto Centro Universitário do Triângulo 3


•  Essas dependências aumentam a complexidade das eventuais alterações no funcionamento do sistema.




•  Consequentemente, o custo de manutenção aumenta.




•  Consequentemente, o custo de manutenção aumenta.

Veremos alguns padrões de projeto estruturais que diminuem o acoplamento entre os objetos de um sistema orientado a objetos.


Adapter

Adapter ObjeSvo segundo o GoF:



•  Converter a interface de uma classe em outra interface esperada pelos clientes.




•  Adapter permite a comunicação entre classes que não poderiam trabalhar juntas devido à incompaSbilidade de suas interfaces.




•  Adapter permite a comunicação entre classes que não poderiam trabalhar juntas devido à incompaSbilidade de suas interfaces.


Permitir que um objeto seja substituído por outro que, apesar de realizar a mesma tarefa, possui uma interface diferente.

Adapter


Estrutura do Adapter, segundo GoF (pág. 159)

Adapter



Define a interface uSlizada pelo Client

Adapter




Define o novo objeto a ser uSlizado

Adapter




Define o novo objeto a ser uSlizado

Implementa a interface definida pelo Target e adapta as chamadas do Client para o Adaptee

Adapter


Sistema existente Classe do novo fornecedor

Adapter



A interface não é compatível, e não queremos resolver o problema mudando o código existente.

Adapter



Adaptador

Adapter



Adaptador

O adaptador implementa a interface que as classes do sistema existente espera.

Adapter



Adaptador

E se comunica com a interface do novo fornecedor para atender as solicitações do sistema existente.

Adapter


Sistema existente

Classe do novo

fornecedor

Adaptador

Adapter


Sistema existente

Classe do novo

fornecedor

Adaptador

Nenhuma* alteração no código

Adapter


Sistema existente

Classe do novo

fornecedor

Adaptador

Nenhuma alteração no código Nenhuma* alteração no código

Adapter


Sistema existente

Classe do novo

fornecedor

Adaptador

Nenhuma* alteração no código Nenhuma alteração no código Novo código

Adapter Cenário Prá=co

Estamos realizando uma manutenção no sistema de gerenciamento de uma determinada empresa. O controle de ponto desse sistema possui diversas limitações. Essas limitações causam muitos prejuízos, principalmente financeiros.



Estamos realizando uma manutenção no sistema de gerenciamento de uma determinada empresa. O controle de ponto desse sistema possui diversas limitações. Essas limitações causam muitos prejuízos, principalmente financeiros.

Uma empresa parceira implementou uma biblioteca Java para controlar a entrada e saída dos funcionários. Essa biblioteca não possui as limitações que existem hoje no sistema que estamos realizando manutenção. Os diretores decidiram que a melhor estratégia seria adquirir esta biblioteca e implantá-‐la no sistema.



Para implantar esta biblioteca, teremos que subsStuir as classes que atualmente cuidam do controle de ponto pelas classes desta biblioteca.



Para implantar esta biblioteca, teremos que subsStuir as classes que atualmente cuidam do controle de ponto pelas classes desta biblioteca.

A complexidade desta desta subsStuição é alta pois os métodos das classes anSgas não são compa\veis com os métodos das classes novas. Em outras palavras, as interfaces são diferentes.


Adapter Como podemos tentar minimizar o impacto desta subsStuição de código?


Adapter Como podemos tentar minimizar o impacto desta subsStuição de código?


Definindo classes intermediárias para adaptar as chamadas às classes da biblioteca que foi adquirida.


Atualmente a entrada de um funcionário é registrada da seguintes maneira:


ControleDePonto controleDePonto = new ControleDePonto();Funcionario funcionario = new Funcionario("Jose da Silva");controleDePonto.registraEntrada(funcionario);


Atualmente a entrada de um funcionário é registrada da seguintes maneira:


ControleDePonto controleDePonto = new ControleDePonto();Funcionario funcionario = new Funcionario("Jose da Silva");controleDePonto.registraEntrada(funcionario);

O método registraEntrada espera um objeto do Spo

Funcionario


USlizando as classes da nova biblioteca, a entrada de um novo funcionário deveria ser registrada assim:


ControleDePontoNovo controleDePontoNovo = ...Funcionario funcionario = ...// true indica entrada e false indica saída controleDePontoNovo.registra(funcionario.getCodigo(), true);


USlizando as classes da nova biblioteca, a entrada de um novo funcionário deveria ser registrada assim:


ControleDePontoNovo controleDePontoNovo = ...Funcionario funcionario = ...// true indica entrada e false indica saída controleDePontoNovo.registra(funcionario.getCodigo(), true);

O método registra recebe dois argumentos, o ID do funcionário e um booleano indicando se o registro se

trata da entrada ou saída do funcionário

Adapter •  Para diminuir o impacto no código do sistema, podemos criar o seguinte adaptador:




public class ControleDePontoAdapter extends ControleDePonto {

private ControleDePontoNovo controleDePontoNovo;

public void registraEntrada(Funcionario funcionario) {

this.controleDePontoNovo.registra(funcionario.getCodigo(), true); }}







A interface conhecida pelo sistema existente é mantida pelo adaptador







A chamada ao método da nova biblioteca é encapsulada pelo adaptador

Adapter •  Podemos uSlizar o adaptador como se esSvéssemos uSlizando o controle de ponto anSgo.




ControleDePonto controleDePonto = new ControleDePontoAdapter();Funcionario funcionario = ...controleDePonto.registraEntrada(funcionario);



ControleDePonto controleDePonto = new ControleDePontoAdapter();Funcionario funcionario = ...controleDePonto.registraEntrada(funcionario);

Dessa forma, o código do sistema atual deve ser modificado apenas no trecho em que a classe responsável pelo controle

de ponto é instanciada.

Adapter


Modelo de Classes do Cenário Prá=co

Adapter


public class Funcionario {

private String nome;

public Funcionario(String nome) {

this.nome = nome; }

public String getNome() {

return nome; }}

Defina uma classe Funcionario

Adapter


public class ControleDePonto {

public void registraEntrada(Funcionario f) {

Calendar calendar = Calendar.getInstance(); SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("dd/MM/yyyy H:m:s");

String format = simpleDateFormat.format(calendar.getTime()); System.out.println("Entrada: " + f.getNome() + " às " + format); }

public void registraSaida(Funcionario f) {

Calendar calendar = Calendar.getInstance(); SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("dd/MM/yyyy H:m:s");

String format = simpleDateFormat.format(calendar.getTime()); System.out.println("Saída: " + f.getNome() + " às " + format); }}

Defina a classe de controle de ponto utilizada pelo sistema atual

Adapter


public class TestaControleDePonto {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

ControleDePonto controleDePonto = new ControleDePonto(); Funcionario funcionario = new Funcionario("Jose da Silva");

controleDePonto.registraEntrada(funcionario);

Thread.sleep(5000);

controleDePonto.registraSaida(funcionario); }}

Teste a classe de controle de ponto

Adapter


public class ControleDePontoNovo {

public void registra(Funcionario f, boolean entrada) {

Calendar calendar = Calendar.getInstance(); SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("dd/MM/yyyy H:m:s"); String format = simpleDateFormat.format(calendar.getTime());

if (entrada == true) {

System.out.println("Entrada: " + f.getNome() + " às " + format);

} else {

System.out.println("Saída: " + f.getNome() + " às " + format);

} }}

Defina a classe da nova biblioteca

Adapter


public class ControleDePontoAdapter extends ControleDePonto{


public ControleDePontoAdapter() {

this.controleDePontoNovo = new ControleDePontoNovo(); }

public void registraEntrada(Funcionario f) {

this.controleDePontoNovo.registra(f, true); }

public void registraSaida(Funcionario f) {

this.controleDePontoNovo.registra(f, false); }}

Defina a classe do adaptador

Adapter




ControleDePonto controleDePonto = new ControleDePontoAdapter(); Funcionario funcionario = new Funcionario("Jose da Silva");


Thread.sleep(5000);


Altere a classe de teste para utilizar o adaptador

Adapter




ControleDePonto controleDePonto = new ControleDePontoAdapter(); Funcionario funcionario = new Funcionario("Jose da Silva");


Thread.sleep(5000);


Única modificação no código do cliente que utiliza o sistema atual

Decorator

Decorator ObjeSvo segundo o GoF:



•  Anexar responsabilidades adicionais a um objeto dinamicamente.



•  Anexar responsabilidades adicionais a um objeto dinamicamente. •  Decorators oferecem uma alternaSva flexível ao uso de herança para estender uma funcionalidade.



•  Anexar responsabilidades adicionais a um objeto dinamicamente. •  Decorators oferecem uma alternaSva flexível ao uso de herança para estender uma funcionalidade.


Adicionar funcionalidades a um objeto dinamicamente.

Decorator


Estrutura do Decorator, segundo GoF (pág. 199)

Decorator



Define a interface de objetos que possuem determinada tarefa

Decorator




Implementação parScular do Component

Decorator





Classe abstrata que mantém uma referência para um

Component e será uSlizada para padronizar os objetos

decoradores

Decorator





Classe abstrata que mantém uma referência para um

Component e será uSlizada para padronizar os objetos

decoradores

Implementação de um Decorator

Decorator Cenário Prá=co

Como no exemplo práSco do padrão Factory Method, consideremos um sistema de envio de mensagens.



Como no exemplo práSco do padrão Factory Method, consideremos um sistema de envio de mensagens.

Nesse cenário, definimos uma interface para padronizar os emissores:


public interface Emissor {

void envia(String mensagem);}


Um possível emissor, poderia ser implementado da seguinte maneira:


public class EmissorBasico implements Emissor {

public void envia(String mensagem) {

System.out.println("Enviando uma mensagem: "); System.out.println(mensagem); } }


Suponhamos que agora estejamos interessados em adicionar algumas funcionalidades no processo de envio de mensagem.

Tais funcionalidades incluem criptografia e compressão de mensagens.


Decorator Como podemos implementar funcionalidades adicionais sem alterar as classes que definem os emissores?


Decorator Como podemos implementar funcionalidades adicionais sem alterar as classes que definem os emissores?


Cada funcionalidade adicional (decoração) será implementada por um novo objeto (Decorator).

Decorator Alguns pontos para se pensar:



• Quando quisermos enviar uma mensagem não podemos chamar diretamente os emissores, pois as funcionalidades adicionais não serão executadas.




•  Devemos entregar a mensagem a um decorador que executará a tarefa para a qual foi concebido.




•  Devemos entregar a mensagem a um decorador que executará a tarefa para a qual foi concebido.

• O decorador por sua vez terá a responsabilidade repassar a mensagem a um emissor para que ela seja enviada. Dessa forma, todo decorador deve possuir um emissor.


Decorator



Decorator


public abstract class EmissorDecorator implements Emissor {

private Emissor emissor;

public EmissorDecorator(Emissor emissor) {

this.emissor = emissor;}

public abstract void envia(String mensagem);

public Emissor getEmissor () {

return this.emissor;

}}

Defina uma classe para modelar o decorador de emissores

Decorator


Crie um decorador que envia mensagens criptografadas

public class EmissorDecoratorComCriptografia extends EmissorDecorator{

public EmissorDecoratorComCriptografia(Emissor emissor) {

super(emissor); } public void envia(String mensagem) {

System.out.println("Enviando mensagem criptografada: "); this.getEmissor().envia(criptografa(mensagem)); } private String criptografa(String mensagem) {

String mensagemCriptografada = new StringBuilder(mensagem).reverse().toString(); return mensagemCriptografada; }}

Decorator

UML e Padrões de Projeto Centro Universitário do Triângulo 73 Crie um decorador que envia mensagens comprimidas

public class EmissorDecoratorComCompressao extends EmissorDecorator {

public EmissorDecoratorComCompressao(Emissor emissor) {

super(emissor); } public void envia(String mensagem) {

System.out.println("Enviando mensagem comprimida: "); String mensagemComprimida;

try {

mensagemComprimida = comprime(mensagem);

} catch (IOException e) {

mensagemComprimida = mensagem; } this.getEmissor().envia(mensagemComprimida); }// continua...

Decorator


Crie um decorador que envia mensagens comprimidas

private String comprime(String mensagem) throws IOException {

ByteArrayOutputStream out = new ByteArrayOutputStream(); DeflaterOutputStream dout = new DeflaterOutputStream(out, new Deflater()); dout.write(mensagem.getBytes()); dout.close();

return new String(out.toByteArray()); }}

Decorator


Crie uma classe para testar os decoradores

public class TestaEmissorDecorator {

public static void main(String[] args) {

String mensagem = "teste"; Emissor emissorCript = new EmissorDecoratorComCriptografia(

new EmissorBasico()); emissorCript.envia(mensagem);

Emissor emissorCompr = new EmissorDecoratorComCompressao(new EmissorBasico());

emissorCompr.envia(mensagem);

Emissor emissorCriptCompr = new EmissorDecoratorComCriptografia(new EmissorDecoratorComCompressao(new EmissorBasico()));

emissorCriptCompr.envia(mensagem); }}

Decorator Consequências de se usar decoradores:



• Mais flexibilidade que herança estáSca;

• O modelo tende a ficar mais simples e uniforme.





Entretanto:





Entretanto:

•  Apesar de um Decorator e o Component serem do mesmo Spo, não são o mesmo objeto;

•  Proliferação de “pequenos” objetos que implementam as extensões.


Facade

Facade ObjeSvo segundo o GoF:



• Oferecer uma interface única para um conjunto de interfaces de um subsistema.



• Oferecer uma interface única para um conjunto de interfaces de um subsistema.

•  Facade define uma interface de nível mais elevado que torna o subsistema mais fácil de usar.


Facade


Motivação para o uso do Facade, segundo GoF (pág. 208)

Facade


Motivação para o uso do Facade, segundo GoF (pág. 208)

Prover uma interface simplificada para a utilização de várias interfaces de um subsistema.

Facade


Estrutura do Facade, segundo GoF (pág. 210)

Facade



Classe intermediária que simplifica o acesso aos

componentes do subsistema

Facade



Classe intermediária que simplifica o acesso aos

componentes do subsistema

Componente que compõe o susbsistema

Facade Cenário Prá=co

Estamos fazendo algumas melhorias em um sistema que orquestra todos os procedimentos que devem ser realizados após o registro de um pedido.




Quando um pedido é realizado, o módulo que gerencia o estoque deve ser avisado para que o produto seja encaminhado para o endereço de entrega.





O módulo financeiro deve ser avisado para que o processo de faturamento seja realizado.





O módulo financeiro deve ser avisado para que o processo de faturamento seja realizado.

O módulo de pós venda também deve ser avisado para que contatos futuros sejam realizados com o cliente com o intuito de verificar a saSsfação do mesmo com o produto adquirido.



O sistema realiza todos os processos decorrentes da realização de um novo pedido da seguinte forma:



O sistema realiza todos os processos decorrentes da realização de um novo pedido da seguinte forma:


Pedido p = ...estoque.enviaProduto(p.getProduto(), p.getEnderecoDeEntrega(), p.getProdutoID()); finaceiro.fatura(p.getCliente(), p.getProduto(), p.getProdutoID());posVenda.agendaContato(p.getCliente(), p.getProduto());


Como podemos simplificar essa lógica?




Criando uma classe que encapsula todos os processos que envolvem o acesso aos módulos de estoque, financeiro e pós venda.




Criando uma classe que encapsula todos os processos que envolvem o acesso aos módulos de estoque, financeiro e pós venda.


PedidoFacade facade = new PedidoFacade(...);Pedido pedido = new Pedido(...);facade.registraPedido(pedido);



Criando uma classe que encapsula todos os processos que envolvem acesso aos módulos de estoque, financeiro e pós venda.


PedidoFacade facade = new PedidoFacade(...);Pedido pedido = new Pedido(...);facade.registraPedido(pedido);

Dessa forma, quando um pedido é realizado não é mais necessário acessar diretamente diversos módulos diferentes, diminuindo

assim a complexidade das operações

Facade



Facade


Defina a classe Pedido

public class Pedido {

private String produto; private String cliente; private String enderecoDeEntrega; private long pedidoID;

public Pedido(String produto, String cliente, String enderecoDeEntrega, long pedidoID) {

this.produto = produto; this.cliente = cliente; this.enderecoDeEntrega = enderecoDeEntrega; this.pedidoID = pedidoID; }

// getters e setters...

Facade


Defina a classe Financeiro

public class Financeiro {

public void fatura(String cliente, String produto, long pedidoID) {

System.out.println("Fatura:"); System.out.println("Pedido: " + pedidoID); System.out.println("Cliente: " + cliente); System.out.println("Produto: " + produto); }}

Facade


Defina a classe Estoque

public class Estoque {

public void enviaProduto(String produto, String enderecoDeEntrega, long pedidoID) {

Calendar calendar = Calendar.getInstance(); calendar.add(Calendar.DATE, 2); SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("dd/MM/yyyy"); String format = simpleDateFormat.format(calendar.getTime()); System.out.println("O pedido " + pedidoID + " contendo o produto " + produto + " sera ́ entregue no endereço " + enderecoDeEntrega + " até as 18h do dia " +format); }}

Facade


Defina a classe PosVenda

public class PosVenda {

public void agendaContato(String cliente, String produto) {

Calendar calendar = Calendar.getInstance(); calendar.add(Calendar.DATE, 3);

SimpleDateFormat simpleDateFormat = new SimpleDateFormat("dd/MM/yyyy"); String format = simpleDateFormat.format(calendar.getTime());

System.out.println("Entrar em contato com " + cliente+ " sobre o produto " + produto + " no dia " + format);

}}

Facade


Defina a classe PedidoFacade

public class PedidoFacade {

private Estoque estoque; private Financeiro financeiro; private PosVenda posVenda;

public PedidoFacade(Estoque estoque, Financeiro financeiro, PosVenda posVenda) {

this.estoque = estoque; this.financeiro = financeiro; this.posVenda = posVenda;

} public void registraPedido(Pedido p) {

this.estoque.enviaProduto(p.getProduto(), p.getEnderecoDeEntrega(), p.getPedidoID()); this.financeiro.fatura(p.getCliente(), p.getProduto(), p.getPedidoID()); this.posVenda.agendaContato(p.getCliente(), p.getProduto()); }}

Facade


public class PedidoFacade {

private Estoque estoque; private Financeiro financeiro; private PosVenda posVenda;

public PedidoFacade(Estoque estoque, Financeiro financeiro, PosVenda posVenda) {

this.estoque = estoque; this.financeiro = financeiro; this.posVenda = posVenda;

} public void registraPedido(Pedido p) {

this.estoque.enviaProduto(p.getProduto(), p.getEnderecoDeEntrega(), p.getPedidoID()); this.financeiro.fatura(p.getCliente(), p.getProduto(), p.getPedidoID()); this.posVenda.agendaContato(p.getCliente(), p.getProduto()); }}

O método registraPedido encapsula o acesso aos módulos de estoque, financeiro e pós venda.

Facade


Defina uma classe para testar o PedidoFacade

public class TestaPedidoFacade {


Estoque estoque = new Estoque(); Financeiro financeiro = new Financeiro(); PosVenda posVenda = new PosVenda();

PedidoFacade facade = new PedidoFacade(estoque , financeiro , posVenda);

Pedido pedido = new Pedido("Smartphone", "Jose da Silva","Av. Nicomedes Alves dos Santos, 4545 - Gavea, Uberlândia - MG", 1234);

facade.registraPedido(pedido); }}

Facade


public class TestaPedidoFacade {


Estoque estoque = new Estoque(); Financeiro financeiro = new Financeiro(); PosVenda posVenda = new PosVenda();

PedidoFacade facade = new PedidoFacade(estoque , financeiro , posVenda);

Pedido pedido = new Pedido("Smartphone", "Jose da Silva","Av. Nicomedes Alves dos Santos, 4545 - Gavea, Uberlândia - MG", 1234);

facade.registraPedido(pedido); }}

O método da fachada é acionado para registrar o pedido.

Quem faz o quê?


•  Adapter •  Decorator •  Facade

Quem faz o quê?


•  Adapter Converte uma interface para outra.

•  Decorator •  Facade

Quem faz o quê?



•  Decorator Não muda a interface, só acrescenta responsabilidades.

•  Facade

Quem faz o quê?



•  Decorator Não muda a interface, só acrescenta responsabilidades.

•  Facade Simplifica uma interface.

Bibliografia •  Gamma, Erich; Richard Helm, Ralph Johnson, John M. Vlissides . Design paierns: elements of reusable object-‐oriented sojware. Reading: Addison-‐Wesley, 1995.

•  Erich Freeman, Elizabeth Freeman. HeadFirst – Design Paierns. O ́REILLY 2004.

• METSKER, J. Design Paierns Java Workbook. EUA: Addison-‐Wesley 2002.

•  K19 Treinamentos, “Design Paierns em Java”.


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