É muito comum que, ao desenvolver um software, alguns desafios acabem surgindo no meio do caminho. No entanto, conforme é possível adquirir experiência ao longo do tempo, torna-se mais fácil determinar quais problemas são mais recorrentes, mesmo que em projetos inteiramente diferentes. Por isso, o Design Patterns é indispensável.

Os padrões que podem ser identificados com a prática levam o nome de “Padrões de Projetos”. Ao nos familiarizarmos com eles, o desenvolvimento de determinados sistemas acaba se tornando muito mais fácil do que era esperado e a chance de acerto é ainda maior.

Com a aplicação do Design Patterns, fica ainda mais fácil conseguir alcançar resultados satisfatórios e que não tragam problemas a curto ou a longo prazo para o seu projeto. É por isso que, neste artigo, você poderá encontrar:

O que são Design Patterns?

Dentro da área de desenvolvimento de software, os Design Patterns são padrões de projetos que podem ser vistos como uma solução geral, atribuindo maior segurança aos programadores e programadoras. Geralmente, eles são aplicados em alguns problemas específicos que ocorrem ao longo da montagem da estrutura de um software ainda em andamento.

É válido ressaltar que esse tipo de projeto não é aplicado em qualquer parte do código da programação e não pode ser utilizado com a famosa fórmula “Ctrl + c/ Ctrl + v”. Ele deve ser visto como um modelo a se seguir para que um determinado problema seja resolvido em alguma situação específica.

Os Design Patterns são a melhor maneira de solucionar problemas comuns por meio de uma pessoa programadora da área de TI, principalmente quando é necessário projetar as peças de um software em uma determinada aplicação ou sistema. Os padrões são capazes de implicar a orientação dos objetos constituintes do programa desenvolvido ou seu estado mutável.

Sabendo o que é Design Patterns, fica muito mais fácil para que a pessoa consiga sair de uma situação incômoda e passe a enxergar os seus projetos de desenvolvimento com muito mais flexibilidade e facilidade.

Origem: conheça a história do Design Patterns

Entre os anos de 1977 e 1979, o arquiteto Christopher Alexander escreveu, em seus livros (Notes on the Synthesis of Form, The Timeless Way of Building e A Pattern Language), um padrão que precisa ter, dentro de um ideal, algumas características. São elas:

  • Generalidade: essa característica aponta que todo padrão deve permitir, de alguma maneira, a construção de outros tipos de realizações a partir de uma base.
  • Equilíbrio: prega que, quando um determinado padrão é usado em uma aplicação, o equilíbrio oferece a razão. Sendo assim, há uma restrição envolvida para cada passo dado no projeto de criação do software.
  • Encapsulamento: a característica de encapsulamento coloca em uma “cápsula” um determinado problema ou uma solução já definida. É válido lembrar que ele pode ser independente, específico e, também, formulado de uma maneira objetiva.
  • Abstração: os padrões estabelecidos representam uma abstração da experiência empírica ou, também, de um conhecimento aplicado no cotidiano.
  • Combinatoriedade: há uma hierarquia entre os padrões. Aqueles de níveis mais altos podem ser formados ou relacionados com padrões que têm problemas de nível mais baixo.
  • Abertura: um determinado padrão precisa permitir uma extensão para chegar a níveis mais baixos de detalhes.

Retomando a história dos Design Patterns, no ano de 1987, dois programadores (Kent Beck e Ward Cunningham) dispuseram os primeiros padrões de projeto para a área voltada à ciência da computação. Dessa maneira, conseguiram apresentar alguns padrões capazes de construir as aplicações comerciais dentro da linguagem Smalltalk.

Ainda assim, a força dos padrões só chegou a ganhar popularidade no ano de 1995, quando o livro Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software foi publicado. Os autores ficaram conhecidos como “Gangue dos Quatro” e, após esse incentivo, muitas outras obras foram lançadas a respeito.

Características de um padrão

Além das características que se aplicam aos padrões, Alexander também definiu alguns formatos para que a descrição de um padrão pudesse ter. Dessa maneira, foi possível facilitar o trabalho de muitas pessoas desenvolvedoras e, ainda por cima, permitir que elas tivessem mais sucesso nos trabalhos que desejavam iniciar.

Essas descrições tinham como base os seguintes conceitos:

  1. Nome: descrição voltada para solução, indo além do problema e do contexto.
  2. Exemplo: caracterizado por uma ou mais figuras, diagramas ou descrições capazes de ilustrar um protótipo de aplicação.
  3. Contexto: capaz de descrever as situações sob as quais os padrões estão se aplicando.
  4. Problema: possibilita a descrição das forças e, também, das restrições envolvidas e como elas interagiam entre si;
  5. Solução: tem relacionamentos estáticos e regras muito dinâmicas. Era capaz de descrever a construção de artefatos levando em consideração um padrão e, também, usando citações de variações e formas capazes de ajustar as soluções de acordo com as circunstâncias nas quais elas se encontravam.

Para quem servem os Design Patterns? Onde são usados?

Agora que já é possível saber o que é Design Patterns, está na hora de compreender como ele funciona na prática e como pode ser de grande ajuda na hora de compor um software. Ainda que possa parecer uma fórmula pronta, esses padrões estão mais para pequenas saídas para problemas corriqueiros no sistema.

Em boa parte dos casos, ele é visto como uma solução reutilizável para os problemas que aparecem no seu sistema, mas precisam estar dentro de um contexto único. Eles servem como um guia para o programador ou programadora, permitindo que o tempo não seja perdido em um determinado tópico, resolvendo-o o mais rápido possível.

Em resumo, eles são utilizados dentro do processo de criação de um software ou programa, visando melhorar a sua qualidade e, ainda por cima, fazer com que a pessoa responsável tenha muito mais tempo para focar em partes relevantes do seu projeto. Assim, é possível deixar de lado os pequenos erros que poderiam atrapalhar a funcionalidade.

De uma maneira geral, os Design Patterns servem como uma boa referência para aqueles e aquelas que estão começando agora ou, simplesmente, desejam ter mais facilidade na criação de seu trabalho. Podem ser usados a qualquer momento, desde que a pessoa compreenda bem onde encaixá-los e quando incluí-los.

Gang Of Four Design Patterns

O Gang Of Four Design Patterns foi criado por 4 autores, sendo eles Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson e John Vlissides. Esse padrão de design foi apresentado, pela primeira vez, no livro “Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software”, no ano de 1994. Por meio dele, é possível ter uma base de padrões do campo de design para objetos.

O padrão de design nada mais é do que aquela solução que, em algum momento, será reutilizada para resolver um problema que é comumente encontrado em um software. Dessa forma, sempre que for necessário, haverá um modelo disponibilizado para burlar algum empecilho na programação.

Os padrões de design Gang Of Four Design Patterns são seguidos por algumas categorias que, logo abaixo, serão definidas, facilitando a vida de quem programa. Sendo assim, aproveite para aprender um pouco mais e desenvolver maior desenvoltura acerca do tema.

Creational Design Patterns (Design Patterns de Criação)

O Creational Design Patterns, em tradução livre “Design Patterns de Criação” é um padrão de criação que precisa lidar com a criação de objetos. Sendo assim, será necessário encontrar maneiras de resolver os problemas de design decorrentes da criação de algum objeto.

De uma maneira geral, este padrão de Design Patterns tem como principal objetivo construir o objeto e sua referência. Além disso, o grupo se mostra inteiramente relevante para sustentar o princípio que é considerado essencial, referindo-se à programação de uma interface e não de suas implementações.

Neste padrão, é possível encontrar:

  1. Abstract Factory: capacidade de criar famílias de objetos on the fly com uma maior flexibilidade;
  2. Builder: capacidade de construir o produto a partir de um passo-a-passo;
  3. Factory Method: capacidade de criação de objetos on the fly com uma maior flexibilidade;
  4. Prototype: permite que haja a criação de novos objetos a partir de uma cópia do modelo original ou um protótipo;
  5. Singleton: permite a centralização de compartilhamento de recursos.

Structural Design Patterns (Design Patterns de Estrutura)

No design de estrutura, será necessário utilizar os padrões estruturais com o principal objetivo de facilitar a finalização do projeto. Por meio dele, será possível identificar uma maneira bem mais simples de realizar os relacionamentos entre entidades sem necessariamente se deparar com algum erro no meio do caminho.

Outro ponto importante, que pode ser facilmente observado por quem estuda sobre Design Patterns, é que essa categoria trata da relação direta entre os objetos e como eles interagem entre si, visando formar um objeto maior e mais complexo.

Este padrão é composto por:

  1. Adapter: essa funcionalidade possibilita o plugue do conteúdo em um sistema;
  2. Composite: por meio dessa funcionalidade, é possível tratar todos os objetos de uma maneira justa;
  3. Bridge: possibilita a separação de implementações de abstrações em prol da flexibilidade;
  4. Proxy: o proxy faz com que um determinado objeto represente outro;
  5. Decorator: essa funcionalidade incrementa outras funcionalidades de uma maneira bem mais dinâmica;
  6. Facade: facilita a utilização de subsistemas considerados mais complexos;
  7. Flyweight: permite o compartilhamento de pequenos recursos visando economizar um pouco mais de espaço.

Behavioral Patterns (Design Patterns de Comportamento)

Por fim, ainda há o Design Patterns de Comportamento, muito utilizado para definir padrões comportamentais. Por meio desse tipo de produção, é possível identificar padrões de comunicação que são comuns entre objetos e que podem ser capazes de dar continuidade aos padrões anteriormente estabelecidos.

Além disso, eles ainda são responsáveis por uma comunicação direta entre os objetos, principalmente no que diz respeito aos termos de responsabilidade e de algoritmo.

Neste padrão, estão inseridos:

  1. Chain of Responsibility: por meio dessa funcionalidade, há a possibilidade de repassar as requisições, evitando uma dependência entre um objeto e um determinado receptor e o solicitante. Dessa maneira, outros objetos que estão na mesma cadeira poderão ter a oportunidade de tratar essa determinada solicitação;
  2. Command: capacidade de transformar requisições em objetos;
  3. Interpreter: possibilidade de definir uma gramática e um interpretador;
  4. Iterator: capacidade de percorrer um determinado conjunto de dados, sem levar em consideração a sua implementação;
  5. Mediator: capaz de simplificar os relacionamentos complexos;
  6. Memento: possibilidade de externalizar estados sem, necessariamente, quebrar o encapsulamento;
  7. Observer: possibilidade de realizar o compartilhamento de alguns recursos de uma forma mais inteligente; 
  8. State: pode ser considerado extremamente importante para simplificar a troca de estados internos de alguns objetos;
  9. Strategy: possibilita a separação dos dados em algoritmos para que sejam reutilizados;
  10. Template Method: define algoritmos com capacidade de extensão;
  11. Visitor: determina uma nova operação para uma classe, mas sem alterá-la.

Outros Design Patterns além do Gang Of Four

É importante relatar que o conceito de padrão de um projeto foi criado por volta dos anos 70, pelo arquiteto Christopher Alexander, como já mencionado anteriormente. Por meio de seus conhecimentos acumulados em uma mesma obra, foi possível estabelecer alguns padrões a serem seguidos pelas pessoas programadoras.

Além do Design Patterns Gang Of Four, também é possível encontrar outros tipos como, por exemplo, o Car Connection, Positive Outdoor e o Connected Buildings. São tantos os modelos que, quando colocados lado a lado, é possível somar mais de 125 padrões. Por um lado, é benéfico para quem programa, já que podem ter mais opções na hora de resolver algum problema de software.

No entanto, quando qualquer tipo de padrão referido se relaciona com o GOF (Gang Of FOur), é válido lembrar que ele atende a um formato específico, sendo ele:

  • Nome;
  • Objetivo;
  • Motivação;
  • Estrutura;
  • Aplicabilidade;
  • Consequências;
  • Implementações;
  • Usos conhecidos;
  • Padrões relacionados.

Dicas de aplicação na prática

Para quem está iniciando no âmbito do Design Patterns, é importante levar em consideração que esse tipo de aplicação pode ser bastante desafiadora em seus princípios, além de apresentar um desenvolvimento de software um pouco mais complexo do que aquele que foi aprendido anteriormente. Sendo assim, é necessário estar atento a todos os detalhes.

Mesmo que não exista uma técnica muito simples para se inserir nesse mundo tecnológico dos códigos, é necessário ressaltar que algumas dicas podem ser suficientes para reduzir a carga de trabalho. Ainda assim, para quem deseja seguir nesse caminho, qualquer pequeno esforço é válido.

Não é necessário usar padrões em todos os projetos

É muito comum que os iniciantes acreditem que todo aplicativo precisa usar padrões de um determinado projeto. No entanto, é importante lembrar que isso não é necessário. Ainda que os padrões sejam muito úteis para solucionar problemas conhecidos, é preciso entender que usá-los acrescenta certa complexidade ao trabalho.

Sendo assim, caso um programador ou programadora esteja escrevendo um projeto pequeno, levando em consideração um script que será usado em apenas uma situação não crítica, aplicar padrões de projeto pode acabar se tornando um verdadeiro exagero e, consequentemente, uma perda de tempo.

Não use vários padrões de uma vez só

Mais um erro cometido por iniciantes quando o assunto é Design Patterns está diretamente relacionado com utilizar vários padrões dentro de um único projeto. Isso não só aumentará a complexidade do desenvolvimento do software como também poderá acrescentar alguns erros que, posteriormente, precisarão ser resolvidos.

Sendo assim, a melhor dica é tentar desenvolver o hábito de identificar determinados padrões que podem ser usados dentro de um mesmo sistema. Assim, será fácil perceber que será preciso usar mais alguns padrões do que outros. Por isso, alguns padrões se tornarão os seus favoritos e mais corriqueiros no projeto.

Prossiga com calma

Para trabalhar com o Design Patterns, é necessário ter muita paciência. Cada passo dado representa uma nova experiência vivida. Por meio do GOF, será possível assimilar muitas coisas e, consequentemente, adquirir desenvoltura para conseguir finalizar os seus projetos sem, necessariamente, realizar tantas consultas a ele.

Ter em mente todos os padrões estabelecidos no Design Patterns pode acabar se mostrando um processo gradual e um tanto lento, além de ser contínuo. Por isso, é importante que, antes de mais nada, a pessoa possa se sentir à vontade com os padrões GOF para que, em seguida, comece a usar padrões do catálogo P do EAA.

Quanto mais exercitar, melhor

Assim como tudo na vida, o aprendizado vem com o treinamento. É por isso que, se você deseja se aprofundar no Design Patterns, precisará reservar um bom tempo do seu dia para exercitar os códigos e padrões pré-estabelecidos. Lembrar padrões não acontecerá de uma hora para a outra.

Uma boa dica de exercício é começar a criar dicas práticas para os padrões utilizados em um projeto. Depois, basta anotá-las com a ajuda de alguma figura ou palavra-chave. Assim, ficará muito mais fácil memorizar os padrões e todos os conceitos que estão atrás dele.

Busque especialistas

Existem muitos profissionais que já estão formalmente acostumados com a utilização do Design Patterns. Sendo assim, é necessário buscá-los caso você também queira se especializar e sair da categoria de iniciante para especialista. Estudar o código escrito por alguém com experiência é um bom primeiro passo.

Dessa forma, será possível compreender como os desenvolvedores ou desenvolvedoras estão aplicando os padrões e como você conseguirá aprender por meio de técnicas individuais. Existem muitos fóruns na internet sobre o assunto e, também, alguns cursos que podem ser muito bem aproveitados pelos programadores com sede de conhecimento.

Entenda manutenção de código

É importante lembrar, principalmente para as pessoas que estão iniciando, que os princípios e padrões SOLID não serão úteis, apenas, durante o desenvolvimento inicial de sua base de código. Isso porque elas poderão se mostrar inteiramente úteis ao estender ou manter uma base de código que já existe.

É por isso que, para quem está se aperfeiçoando no Design Patterns, seja por conta própria ou com a ajuda de especialistas, precisa utilizar a manutenção de códigos como um dos pilares da programação. Adote boas práticas e comece a realizar exercícios diariamente para que, enfim, seja possível se tornar um especialista na área.

Por que estudar esse tipo de Design?

Um dos principais motivos para estudar esse tipo de Design está na facilidade que ele oferece. Certo dia, algumas pessoas começaram a perceber que tinham os mesmos problemas durante o processo de programação. Por isso, desenvolveram alguns padrões que fossem capazes de reverter a situação para tornar o projeto mais assertivo.

Ainda que os padrões do Design Patterns GOF tenham sido escritos há algumas décadas, aprender cada vez mais sobre os softwares é extremamente importante. Isso porque os sistemas costumam funcionar como se, de fato, fossem organismos vivos. Por isso, para ser um bom programador ou uma boa programadora, é preciso acompanhar as transformações e se adaptar a elas.

É válido lembrar, também, que nem todos os padrões estabelecidos no GOF são bem aceitos dentro das comunidades de desenvolvimento. Por isso, abusar no uso de padrões dentro de um mesmo projeto pode acabar complicando ainda mais a situação. A supervalorização de qualquer coisa deixa a sua manutenção complexa.

Quais os benefícios de usar os Design Patterns?

Existem muitos benefícios que rondam a utilização dos Design Patterns, mas um deles, com toda a certeza, é o mais relevante: a agilidade. Para quem está desenvolvendo um projeto, códigos que possam ajudar a solucionar um problema rapidamente podem ser muito bem-vindos a qualquer momento.

Além disso, esses padrões determinados são ótimos para ajudar a organizar e manter os projetos em ordem. Eles se baseiam diretamente em um baixo acoplamento entre classes, além de levar em consideração a padronização estabelecida em um código. Cada dia mais surgem técnicas facilitadas para auxiliar o programador.

Depois de compreender melhor o que é Design Patterns, como ele funciona e porque é necessário aprender, é possível observar que esse padrão foi criado para facilitar a vida dos programadores e programadoras. Sendo assim, torna-se indispensável buscar conhecimento acerca da área para solucionar os problemas dos projetos de forma simples, assertiva e ágil.

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