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Padrões Comportamentais

Padrões de Design Orientados a Objetos. Copyright © 1999, 2003. Jorge H. C. Fernandes. ([email protected])

Formulário para Descrição de Padrões

�Nome e Classificação�Intenção�Também Conhecido

Como�Motivação�Aplicabilidade

�Estrutura�Participantes�Colaboradores�Conseqüências�Implementação�Exemplo de Código�Usos Conhecidos�Padrões

Relacionados


Notação de Classes e Objetos

ClasseAbstrata

operaçãoAbstrata()

SubclasseConcreta1operação()

variávelDeInstância

referencia objetoagrega

cria

pseudo código

ClasseConcretaummuitos

umObjetoreferênciaAObjeto outroObjeto

variávelDeInstância

SubclasseConcreta2


Diagrama de Interação de Objetos

umObjetoop

eraç

ão a

tiva

sobr

eo

obje

to

TEM

PO

outroObjeto.método()this.método()

outroObjeto

outroObjeto = new Objeto()(instanciação)


Padrões Comportamentais(1/2)

� Tratam de algoritmos e como atribuir responsabilidades entre objetos

ChainOfResponsibility exec

Command

new

exec()

Interpreter&

|

b c

a *

Iterator

Mediator Memento


Observer(s)

30%, 20%, 50%

Padrões Comportamentais(2/2)

� Tratam de algoritmos e como atribuir responsabilidades entre objetos

Visitor

State Strategy

a() b()

a() b()

TemplateMethod()a(..);...b(..);

Visitor Visitor

30%, 10%, 60%



�Enquanto se concentram apenas na forma como os objetos são conectados, criam complexos fluxos de controle que são difíceis de seguir em runtime.

�De Classe�baseados no uso de herança

�De Objeto�baseados no uso de composição



� Chain of Responsibility- Encadeamento de Atendentes

� Command - Comando� Interpreter -

Interpretador� Iterator - Iterador� Mediator - Mediador

� Memento - Lembrança � Observer - Observador� State - Estado� Strategy - Estratégia� Template Method -

Esqueleto de Método� Visitor - Visitante



� Chain of Responsibility - Encadeamento de Atendentes (Objeto) Evita acoplamento entre solicitantes e atendentes permitindo que mais de um objeto tenha chance de tratar da solicitação. Encadeia os atendentes e passa a solicitação através desta cadeia até que algum deles a trate.

� Command - Comando (Objeto) Encapsula uma solicitação no interior de um objeto, permitindo que se parametrize clientes com diferentes solicitações, filas ou registros de solicitações, suportando ainda o cancelamento de solicitações.

� Interpreter - Interpretador (Classe) Dada uma linguagem, cria uma representação para a gramática da linguagem, juntamentecom um interpretador que utilizar esta representação para interpretar sentenças na linguagem.



� Iterator - Iterador (Objeto) Provê uma forma de acessar seqüencialmente os elementos de um agregado de objetos, sem expor a representação interna deste agregado.

� Mediator - Mediador (Objeto) Define um objeto que encapsula o modo como um conjunto de objetos interage. Promove um acoplamento fraco entre objetos, evitando que referenciem diretamente um ao outro e permitindo que se possa variar a interação entre eles de modo independente.

� Memento - Lembrança (Objeto) Sem violar encapsulamento, captura e armazena externamente o estado de um objeto, de modo que o estado anterior de um objeto possa ser posteriormente restaurado.



� Observer - Observador (Objeto) Define uma dependência 1-para-n entres objetos, de modo que quando o estado de um objeto é alterado todos seus dependentes são notificados e atualizados automaticamente.

� State - Estado (Objeto) Permite que um objeto altere seu comportamento quando seu estado interno se modifica. O objeto parecerá ter mudado de classe.

� Strategy - Estratégia (Objeto) Define uma família de algoritmos, encapsula cada um, e os faz inter-cambiáveis. Permite que o algoritmo varie independentemente dos clientes que o utilizam.



� Template Method - Esqueleto de Método (Classe) Define o esqueleto de um algoritmo através de uma operação, deixando que subclasses refinem o restante do algoritmo. Permitem que subclasses redefinam certos aspectos de um algoritmo sem modificar a estrutura do algoritmo.

� Visitor - Visitante (Objeto) Representa uma operação a ser executada sobre os elementos da estrutura de um objeto. Visitantes permitem que se definam novas operações sem modificar as classes dos elementos sobre as quais ele atua.

Chain of Responsibility

ChainOfResponsibility


Padrão Chain of Responsibility

� Intenção�Evita acoplamento entre solicitantes e atendentes permitindo

que mais de um objeto tenha chance de tratar da solicitação. Encadeia os atendentes e passa a solicitação através desta cadeia até que algum deles a trate.

� Motivação� Considere, por exemplo, a construção de um conjunto de helps

(auxílios) em uma GUI. � Suponha que o usuário possa obter auxílio a partir de qualquer parte

da interface pressionnando, F1. O help deve então ser sensível ao contexto onde foi ativado.

�Nestes casos torna-se natural criar vários níveis de auxílio, se aplicando da situação mais específica à mais geral.

�Quando o contexto mais específico não dispuser de auxílio, o contexto de auxílio imediatamente superior deve ser ativado.

� A idéia do padrão é facilitar o desacoplamento entre o solicitante (botão onde foi invocado o help) e o atendente (janela de help ativada)


Client Handler

handleRequest()

ConcreteHandler2

handleRequest()

Padrão Chain of ResponsibilityEstrutura e Participantes

ConcreteHandler1

handleRequest()

successor


Padrão Chain of ResponsibilityAplicabilidade

� Use o Padrão quando:�Mais de um objeto pode tratar de um pedido, e o tratador de

pedidos (handler) não é conhecido a priori. O handler deve ser buscado automaticamente de forma ascendente.

�Você quer emitir um pedido para um de vários objetos sem especificar o recebedor de forma explícita.

�O conjunto de objetos que pode tratar de um pedido deve ser configurado dinamicamente.


Padrão Chain of ResponsibilityConseqüências

� Acoplamento reduzido�Evita que um objeto (client) seja forçado a tomar conhecimento

do outro (handler)�O objeto só precisa saber que o pedido foi tratado

apropriadamente�A estrutura da cadeia não precisa ser conhecida

� Flexibilidade na atribuição de responsabilidades para objetos (subclasses, alteração dinâmica da cadeia)

� Sucesso no tratamento do pedido não é garantido


Padrão Chain of ResponsibilityExercícios

� Observe os trechos de código das próximas 2 páginas e veja como funciona a Chain of Responsibility do tratamento de eventos no AWT 1.0.

� Veja também detalhes do código fonte das classes Component�Método handleEvent() e suas várias ramificações.

Class Component {..public boolean postEvent(Event e) {if (handleEvent(e)) {e.consume();return true;

}Component parent = this.parent;...if (parent != null) { ...if (parent.postEvent(e)) {e.consume();return true;

}}return false;

}}

public class BancoApplet extends Applet {Button clientesButton, contasButton, crediteButton, debiteButton;

public boolean handleEvent(Event evt) {if (evt.id == Event.ACTION_EVENT) {if (evt.target == clientesButton) {...

} else if (evt.target == contasButton) {...

} else if (evt.target == crediteButton) {...

} else if (evt.target == debiteButton) {...

}} else {

return super.handleEvent(evt); }

}}

Command

execCommand

new

exec()


Padrão Command

� Intenção�Encapsula uma solicitação no interior de um objeto, permitindo que se

parametrize clientes com diferentes solicitações, filas ou registros de solicitações, suportando ainda o cancelamento de solicitações.

� Motivação�Algumas vezes é necessário se fazer uma solicitação de serviço

sem conhecimento algum do tipo de operação que está sendo requerida.

�Na construção de um menu, por exemplo.�O padrão Command permite que um menu possa solicitar

execução de pedidos sem conhecer a natureza destes pedidos, pois o próprio objeto encapsula os detalhes da execução do pedido.


receiver.action();

Client

Receiver

action()ConcreteCommand

execute()

Command

execute()

Padrão CommandEstrutura e Participantes

state

Invoker

receiver


Padrão CommandColaborações

anInvokeraCommandaClientaReceiver

aCommand = new Command

StoreCommand(aCommand)

execute()action()


Padrão CommandAplicabilidade

� Parametrizar objetos com uma ação a executar. � Tal parametrização pode ser feita com funções de callback em

linguagens imperativas. Comandos são um substituto orientado a objetos para callbacks.

� Especificar, armazenar e executar pedidos em momentos diferentes. � Commands podem ser transferidos entre espaços de endereçamento e

máquinas.� Suportar undo

� A operação execute pode armazenar o estado para reverter os efeitos do próprio comando.

� Suportar ‘logs’ de modificações� Através da inclusão de undoable Commands em meio persistente.

� Estruturar um sistema em torno de operações de alto nível� Constituídas internamente por várias operações primitivas. Facilidades

para extensão do sistema.


Padrão CommandConseqüências

� Desacoplamento do objeto que invoca uma operação, do outro que executa esta operação

� Comandos são objetos, e como tal podem ser manipulados e refinados.

� Comandos podem ser compostos, criando MacroCommands

� É fácil criar novos comandos.


Padrão CommandExercícios

� Veja a capacidade de suporte à implementação dinâmica do padrão Command dentro dos pacotes java.lang e java.lang.reflect�Class java.lang.Class

⌧Method[] getMethods();

�Classe java.lang.reflect.Method⌧Object invoke(Object target, Object[] args);

http://padct01:2001/java/lang/Object.html

Interpreter

Interpreter&

|

b c

a *


Padrão Interpreter

� Intenção�Dada uma linguagem, cria uma representação para a gramática da

linguagem, juntamente com um interpretador que utilizar esta representação para interpretar sentenças na linguagem.

� Motivação�Quando uma estrutura de problema particular ocorre várias vezes,

pode ser interessante representá-la através de uma sentença em uma linguagem simples, de modo a solucionar o problema através da construção de um interpretador para esta sentença.

� Em várias destas situações, em vez de construir algoritmos de interpretação manualmente, um interpretador genérico de expressões regulares pode solucionar o problema rapidamente.

�O padrão Interpreter usa classes para representar cada regra de uma gramática (expressão regular).


Padrão InterpreterAplicabilidade

� Use o Padrão quando:�A gramática é simples

⌧Para gramáticas complexas a hierarquia de classes se torna difícil de gerenciar. Neste caso, geradores de parsers são uma alternativa melhor.

�Eficiência não é uma questão crítica⌧Código intermediário permite maior eficiência⌧Expressões podem ser traduzidas para máquinas de estado finito⌧Neste casos, o tradutor pode ser criado através de um interpreter


Padrão InterpreterConseqüências

� É fácil modificar e estender a gramática� Implementar a gramática também é fácil� Gramáticas complexas são difíceis de manter� Adicionar novas formas de interpretar expressões é

simples

Iterator

Iterator


Padrão Iterator (Cursor)

� Intenção�Provê uma forma de acessar seqüencialmente os elementos de um

agregado de objetos, sem expor a representação interna deste agregado.

� Motivação�Objetos agregados como listas, tabelas hash, dicionários, etc,

devem permitir que se acessem seus elementos de modo abstrato, sem que a representação interna de sua estrutura seja exposta

�Eventualmente também pode se desejar fazer duas travessias concorrentes sobre um mesmo objeto agregado.

�O padrão Iterator permite a criação de tais facilidades.


Return new ConcreteIterator(this);

ClientAggregate

createIterator()

ConcreteAggregate

createIterator()

Padrão IteratorEstrutura e Participantes

Iterator

first()next()isDone()currentItem()

ConcreteIterator


Padrão IteratorAplicabilidade

� Use o Padrão Iterator quando:�Se deseja acessar o conteúdo de um objeto agregado sem

expor sua representação interna�Se deseja suportar múltiplas travessias de um objeto agregado�Se quer prover uma interface uniforme para atravessar

diferentes estruturas agregadas. Suportar iteração polimórfica


Padrão IteratorConseqüências

� Suporte a variações na maneira de se atravessar um objeto agregado (pre-order, pós-ordem, em-ordem)

� Simplificação da interface do agregado� Mais de um cursor pendente sobre um agregado


Padrão IteratorExercícios

� Observar o uso de agregados no pacote java.util.�JDK 1.1 - Hashtable, Vector, Enumeration�JDK 1.2 - Collection, Iterator

Hash Table Resizable Array Balanced Tree Linked List

HashSet TreeSet

ArrayList LinkedList

HashMap TreeMap

Set

List

Map

IMPLEMENTAÇÕES - JDK 1.2

INTE

RFA

CES

Mediator

Mediator


Padrão Mediator

� Intenção�Define um objeto que encapsula o modo como um conjunto de objetos

interage. Promove um acoplamento fraco entre objetos, evitando que referenciem diretamente um ao outro e permitindo que se possa variar a interação entre eles de modo independente.

� Motivação


Padrão MediatorEstrutura e Participantes


Padrão MediatorAplicabilidade

� Use o Padrão Mediator quando:


Padrão MediatorConseqüências


Padrão MediatorExercícios

Memento

Memento


Padrão Memento

� Intenção�Sem violar encapsulamento, captura e armazena externamente o

estado de um objeto, de modo que o estado anterior de um objeto possa ser posteriormente restaurado.

� Motivação


Padrão MementoEstrutura e Participantes


Padrão MementoAplicabilidade

� Use o Padrão Memento quando:


Padrão MementoConseqüências


Padrão MementoExercícios

Observer

Observer(s)

30%, 20%, 50%30%, 10%, 60%


Padrão Observer

�Intenção�Define uma dependência 1-para-n entres

objetos, de modo que quando o estado de um objeto é alterado todos seus dependentes são notificados e atualizados automaticamente.


Padrão ObserverMotivação

� Suponha que você deseja fornecer várias visões distintas de um mesmo objeto que funciona como um repositório de dados

� Cada visão é criada por um objeto observador independente

� Caso cada observador seja diretamente conectado ao repositório, isto criará uma dependência do repositório com relação aos diferentes observadores, o que lhe reduzirá a reusabilidade e flexibilidade

� O padrão Observer descreve uma forma de manutenção destes relacionamentos de modo que observadores e repositórios sejam facilmente substituídos


Padrão ObserverEstrutura e Participantes

return subjectState

Subject

attach(Observer)

Observer

update()detach(Observer)notify() For all o in observers {

o.update();}

observerState = subject.getState();

ConcreteSubject

getState()

subjectState

ConcreteObserver

update()

observerState

subject

observers


Padrão ObserverAplicabilidade

� Use o Padrão Observer em Algumas das Situações:�Quando uma abstração apresenta dois aspectos, um

dependente do outro. Encapsulando estes aspectos em objetos separados permite que você os varie e reutilize de forma independente

�Quando uma modificação em um objeto requer modificação em outros, e você não sabe (em tempo de programação) quantos objetos precisam ser modificados

�Quando um objeto deve ser apto a notificar outros objetos sem saber quem são estes objetos. Em outras palavras, quando você os quer fracamente acoplados


Padrão ObserverConseqüências

�Variação independente de observáveis e observadores

�É fácil adicionar observadores sem modificar o observável ou os outros observadores

�Suporte a comunicação broadcast�Atualizações inesperadas (caso o processo

de notificação seja simplificado)


Padrão ObserverExercícios

� Veja a implementação do padrão observer nos componentes do pacote AWT

� Destaque as diferenças entre o padrão original e a implementação do AWT

State

State


Padrão State

� Intenção�Permite que um objeto altere seu comportamento quando seu estado

interno se modifica. O objeto parecerá ter mudado de classe.

� Motivação


Padrão StateEstrutura e Participantes


Padrão StateAplicabilidade

� Use o Padrão State quando:


Padrão StateConseqüências


Padrão StateExercícios

Strategy

Strategy


Padrão Strategy

� Intenção�Define uma família de algoritmos, encapsula cada um, e os faz inter-

cambiáveis. Permite que o algoritmo varie independentemente dos clientes que o utilizam.

� Motivação


Padrão StrategyEstrutura e Participantes


Padrão StrategyAplicabilidade

� Use o Padrão Strategy quando:


Padrão StrategyConseqüências


Padrão StrategyExercícios

Template Method

a() b()

a() b()

TemplateMethod()a(..);...b(..);


Padrão Template Method

� Intenção�Define o esqueleto de um algoritmo através de uma operação,

deixando que subclasses refinem o restante do algoritmo. Permitem que subclasses redefinam certos aspectos de um algoritmo sem modificar a estrutura do algoritmo.

� Motivação


Padrão Template MethodEstrutura e Participantes


Padrão Template MethodAplicabilidade

� Use o Padrão TemplateMethod quando:


Padrão Template MethodConseqüências


Padrão Template MethodExercícios

Visitor

Visitor Visitor Visitor


Padrão Visitor

� Intenção�Representa uma operação a ser executada sobre os elementos da

estrutura de um objeto. Visitantes possibilitam a definição de novas operações sem modificar as classes dos elementos sobre as quais ele atua.

� Motivação


Padrão VisitorEstrutura e Participantes


Padrão VisitorAplicabilidade

� Use o Padrão Visitor quando:


Padrão VisitorConseqüências


Padrão VisitorExercícios

State

Memento Adapter Proxy

Bridge

Command

Chain of Responsibility

Singleton

Abstract Factory

Prototype

Template Method

Facade

Factory Method

Observer

MediatorStrategy

Decorator

Flyweight

Composite

Interpreter

Visitor

Iterator

Builder

Uma Linguagem de Padrões para Programas OO

AdicionandoOperações

AdicionandoOperações

EnumerandoFilhos

SalvandoEstado da Operação

CriandoComposições

AdicionandoResponsabilidades

a Objetos

Modificando Peleversus Entranhas

CompartilhandoComposições

DefinindoGramática

DefinindoTravessias

Definindoa Cadeia

CompostoUsando

EvitandoHisterese

CompartilhandoEstratégias

CompartilhandoEstados Compartilhando

Terminais

ConfigurarFábrica

Dinamicamente

ÚnicaInstância

ÚnicaInstância

ImplementadaUsando

GerenciamentoComplexo deDependências

Freqüentemente Usa

DefinindoPassos doAlgoritmo

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