Patrones de diseño creacional y método de fábrica

Patrones de diseño creacional

• Los patrones se centran en la creación de objetos y en problemas relacionados con esta.
• Ayudan a que un sistema sea independiente de cómo se crean, componen y representan sus objetos.
• Los tipos de patrones de diseño creacional son:
• Singleton
• Factory Method
• Abstract Factory
• Builder
• Prototype

Patrón de diseño del método de fábrica

• Es un patrón de diseño creacional que proporciona una interfaz para crear objetos en una superclase.
• Permite a las subclases alterar el tipo de objetos que se crearán.
• Es útil cuando los tipos exactos de objetos que se crearán pueden variar o deben determinarse en tiempo de ejecución.
• Permite flexibilidad y extensibilidad en la creación de objetos.

Ventajas del método de fábrica

• Separa la lógica de creación del código del cliente, mejorando la flexibilidad.
• Se pueden agregar nuevos tipos de productos fácilmente.
• Simplifica las pruebas unitarias al permitir la creación de productos simulados.
• Centraliza la lógica de creación de objetos en toda la aplicación.
• Oculta clases de productos específicas a los clientes, lo que reduce la dependencia.

Desventajas del método de fábrica

• Agrega más clases e interfaces, lo que puede complicar el mantenimiento.
• Ligeros impactos en el rendimiento debido al polimorfismo.
• Los creadores concretos están vinculados a sus productos.
• Los clientes necesitan conocimiento de subclases específicas.
• Puede generar una complejidad innecesaria si se aplica de manera demasiado amplia.
• La lógica de fábrica puede ser más difícil de probar.

Patrón de diseño del método Singleton

• Garantiza que una clase tenga solo una instancia.
• Proporciona un punto de acceso global a ella.
• Es ideal para escenarios que requieren un control centralizado, como la administración de conexiones de bases de datos o ajustes de configuración.

Principios del patrón de diseño Singleton

• Instancia única: garantiza que solo exista una instancia de la clase en toda la aplicación.
• Acceso global: proporciona un punto de acceso global a esa instancia.
• Inicialización diferida o diligente: admite la creación de la instancia cuando sea necesario (diferido) o cuando la clase esté cargada (diligente).
• Seguridad de subprocesos: implementa mecanismos para evitar que varios subprocesos creen instancias separadas simultáneamente.
• Constructor privado: restringe la creación de instancias directas haciendo que el constructor sea privado, forzando el uso del punto de acceso.

¿Cuándo usar el patrón de diseño del método Singleton?

• Cuando necesite asegurarse de que solo existe una instancia de una clase en la aplicación.
• Cuando desee proporcionar una forma sencilla para que los clientes accedan a esa instancia desde una ubicación específica en el código.
• Si cree que podría querer ampliar la clase más adelante, es una buena opción; permite la creación de subclases para que los clientes trabajen con la versión extendida sin cambiar el Singleton original.
• Es útil en situaciones como el registro, la administración de conexiones a hardware o bases de datos, el almacenamiento en caché de datos o el control de grupos de subprocesos, donde tener una sola instancia tiene sentido.

Patrón de diseño de prototipos

• Permite la creación de nuevos objetos copiando un objeto existente.
• Permite ocultar al cliente la complejidad de hacer nuevas instancias.
• El objeto existente actúa como un prototipo y contiene el estado del objeto.
• Es útil cuando la creación de objetos es una operación costosa y que requiere mucho tiempo.

Componentes del patrón de diseño de prototipos

• Interfaz de prototipo o clase abstracta
• Prototipos concretos
• Código de cliente
• Método que especifica el comportamiento de clonación

Patrón de diseño del constructor

• Se utiliza en el diseño de software para construir un objeto complejo paso a paso.
• Permite la construcción de un producto paso a paso, donde el proceso de construcción puede cambiar en función del tipo de producto que se está construyendo.

Patrones de diseño estructural

• Resuelven problemas relacionados con la forma en que las clases y los objetos se componen/ensamblan para formar estructuras más grandes que son eficientes y flexibles por naturaleza.
• Los patrones de clases estructurales utilizan la herencia para componer interfaces o implementaciones.
• Existen:
  • Adapter Pattern
  • Bridge Pattern
  • Composite Pattern
  • Decorator Pattern
  • Facade Pattern
  • Flyweight Pattern
  • Proxy Pattern

Patrón de diseño del adaptador

• Un patrón de diseño estructural que permite el uso de la interfaz de una clase existente como interfaz adicional.
• Sirve como puente para hacer que dos interfaces incompatibles funcionen juntas.

¿Qué es el patrón de diseño del adaptador?

• Permite que dos interfaces o sistemas incompatibles cooperen mediante un puente entre dos clases que de otro modo no podrían comunicarse.
• El enfoque es útil cuando se intenta incorporar bibliotecas de terceros o código heredado en un nuevo sistema.

Componentes del patrón de diseño del adaptador

• Interfaz de destino: Define la interfaz esperada por el cliente y representa el conjunto de operaciones que puede utilizar.
• Adaptado: La clase o sistema existente con una interfaz incompatible que debe integrarse en el nuevo sistema.
• Adaptador: Una clase que implementa la interfaz de destino y utiliza internamente una instancia del adaptado para hacerla compatible con la interfaz de destino.
• Cliente: El código que utiliza la interfaz de destino para interactuar con los objetos y permanece sin conocer los detalles de implementación específicos tanto del adaptado como del adaptador.

Diferentes implementaciones del patrón de diseño del adaptador

• Adaptador de clase (heredado basado en ce)
• Adaptador de objetos (basado en composición)
• Adaptador bidireccional
• Adaptador de interfaz (adaptador predeterminado)

¿Cómo funciona el patrón de diseño del adaptador?

1. El cliente inicia una solicitud llamando a un método en el adaptador a través de la interfaz de destino.
2. El adaptador asigna o transforma la solicitud del cliente a un formato que el adaptado pueda entender mediante la interfaz del adaptado.
3. El adaptado realiza el trabajo real en función de la solicitud traducida del adaptador.
4. El cliente recibe los resultados de la llamada, sin darse cuenta de la presencia del adaptador ni de los detalles específicos del adaptado.

Patrón de diseño de puentes

• Permite separar la abstracción de la implementación y es un patrón de diseño estructural.
• Contiene abstracción e implementación.
• Encapsula una clase de implementación dentro de una clase de interfaz y permite que la abstracción y la implementación se desarrollen de forma independiente.
• Permite que el cliente solo acceda a la parte de abstracción sin preocuparse por la parte de implementación.

Patrón de diseño compuesto en Java

• Un patrón de diseño estructural que permite componer objetos en estructuras arbóreas para representar jerarquías parte-todo.
• Permite a los clientes tratar objetos individuales y composiciones de objetos de manera uniforme.
• Un sólo objeto puede ser manipulado de la misma manera sería manipular un grupo de ellos

Componentes del patrón de diseño compuesto

• Componente: Declara la interfaz para los objetos de la composición y para acceder a sus componentes secundarios y gestionarlos.
• Hoja: Define el comportamiento de los objetos primitivos de la composición.
• Compuesto: Almacena componentes secundarios e implementa operaciones relacionadas con los secundarios en la interfaz de componentes

Patrón de diseño de decorador

• Un patrón de diseño estructural que permite agregar comportamiento a objetos individuales de forma dinámica, sin afectar el comportamiento de otros objetos de la misma clase.
• Este patrón es útil cuando se necesita añadir funcionalidad a los objetos de forma flexible y reutilizable.

Características del patrón Decorator

• Promueve la flexibilidad y la extensibilidad en los sistemas de software al permitir a los desarrolladores componer objetos con diferentes combinaciones de funcionalidades en tiempo de ejecución.
• Sigue el principio de abierto/cerrado, ya que se pueden agregar nuevos decoradores sin modificar el código existente.
• Se usa normalmente en escenarios en los que es necesario agregar una variedad de características o comportamientos opcionales a los objetos de una manera flexible y reutilizable.

Casos de uso del patrón Decorator

• Ampliación de la funcionalidad: Cuando se tiene un componente base con funcionalidad básica, pero se necesita añadirle características o comportamientos adicionales de forma dinámica sin alterar su estructura.
• Múltiples combinaciones de características: Cuando desea proporcionar varias combinaciones de características u opciones a un objeto.

Componentes clave del patrón de diseño del decorador

• Interfaz de componentes: Interfaz abstracta que define la interfaz común tanto para los componentes concretos como para los decoradores.
• Componente concreto: Los objetos o clases básicas que implementan la interfaz del componente.
• Decorador: Una clase abstracta que también implementa la interfaz Component y tiene una referencia a un objeto Component.
• Decorador de hormigón: Las clases de hormigón que amplían la clase Decorador y añaden comportamientos o responsabilidades específicas al componente.

Patrón de diseño del método de fachada

• Proporciona una interfaz unificada para un conjunto de interfaces en un subsistema.
• Facade define una interfaz de alto nivel que hace que el subsistema sea más fácil de usar.
• Ayuda a reducir la complejidad estructurando un sistema en subsistemas y minimizando la comunicación y las dependencias entre ellos.

Cuándo usar el patrón de diseño del método de fachada

• Cuando se tiene una vista predeterminada simple del subsistema que es lo suficientemente buena para la mayoría de los clientes. Hay muchas dependencias entre los clientes y las clases de implementación de una abstracción.
• Cuando se usa para desacoplar el subsistema de los clientes y otros subsistemas, promoviendo así la independencia y portabilidad del subsistema.

Componentes clave del patrón de diseño del método de fachada

• Fachada (compilador): Sabe qué clases de subsistema son responsables de una solicitud.
• Clases de subsistema (Scanner, Parser, ProgramNode, etc.): Implementa la funcionalidad del subsistema y se encarga del trabajo asignado por el objeto Fachada.
• Interfaz: El conjunto de métodos simplificados que la fachada expone al cliente.

Patrón de diseño de peso mosca

• Un patrón estructural que optimiza el uso de la memoria compartiendo un estado común entre varios objetos.
• El objetivo es reducir el número de objetos creados y disminuir la huella de memoria, lo que es particularmente útil cuando se trata de un gran número de objetos similares
• Ayuda a ahorrar memoria en aplicaciones que crean un gran número de objetos similares.

Componentes del patrón de diseño de peso mosca

• Interfaz/Clase de Peso Mosca: Define la interfaz a través de la cual los objetos flyweight pueden recibir y actuar en estado extrínseco.
• Clases de peso mosca de hormigón: Implementa la interfaz Flyweight y representa los objetos que se pueden compartir.
• Fábrica de peso mosca: Administra un grupo de objetos de peso mosca, proporciona métodos para que los clientes recuperen o creen objetos flyweight, y garantiza que los objetos flyweight se compartan adecuadamente para maximizar la reutilización.

¿Cómo implementar el patrón de diseño de peso mosca?

1. Identifique los datos compartidos y únicos: Determine qué información es específica de cada objeto (datos extrínsecos) y cuál se puede compartir entre objetos (datos intrínsecos).
2. Cree una clase Flyweight: Guardará los datos intrínsecos (compartidos).
3. Construya una fábrica Flyweight: Gestionará las instancias de los objetos Flyweight.
4. Pase datos únicos según sea necesario: Los datos extrínsecos deben pasarse como parámetro cuando se usa un objeto.
5. Use pesos mosca en lugar de crear nuevos objetos: Solicítelos siempre a través de la fábrica.

Patrón de diseño de proxy

• Se utiliza un objeto de marcador de posición para controlar el acceso a otro objeto.
• En lugar de interactuar directamente con el objeto principal, el cliente habla con el proxy, que luego administra la interacción.
• Es útil para cosas como controlar el acceso, retrasar la creación de objetos hasta que sea necesario registrar o agregar comprobaciones de seguridad.

Componentes del patrón de diseño de proxy

• Objeto: Una interfaz o una clase abstracta que define la interfaz común compartida por las clases.
• Sujeto real: El objeto real que representa.
• Apoderado: Actúa como sustituto o marcador de posición para el archivo.

Patrones de diseño conductual

• Patrones que se refieren a los algoritmos y a la asignación de responsabilidades entre objetos.
• Describen no solo los patrones de objetos o clases, sino también los patrones de comunicación entre ellos.
• Existen:
  • Observer
  • Strategy
  • State
  • Command
  • Chain of Responsibility
  • Template
  • Interpreter
  • Visitor
  • Mediator
  • Memento

Tipos de patrones de diseño conductual

• Patrón de diseño del método de la cadena de responsabilidad
• Patrón de diseño del método de comando
• Patrón de diseño del método del intérprete
• Patrón de diseño del método mediador
• Patrones de diseño del método Memento
• Patrón de diseño del método del observador
• Patrón de diseño del método de estado
• Patrón de diseño del método de estrategia
• Patrón de diseño del método de plantilla
• Patrón de diseño del método del visitante