Padroes de Projeto Em Aplicacoes Web Revista Java Magazine 107

7/27/2019 Padroes de Projeto Em Aplicacoes Web Revista Java Magazine 107

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Padres de Projeto em Aplicaes WebDesenvolvendo projetos web consistentes baseados em reuso desolues

Adote as melhores prticas de reuso de solues com a abordagem de Padres deProjeto (Design Patterns) no desenvolvimento de aplicaes web.

CLUDIO MARTINS

De que se trata o artigo:

Este artigo apresenta a abordagem de padres de projeto (design patterns) no contexto dodesenvolvimento de aplicaes web, e a importncia da documentao e organizao dos padres emcatlogos on-line.

Para que serve:

Ajudam os projetistas e desenvolvedor a tomar decises por melhores solues para problemas querecorrentemente ocorre nos projeto de aplicaes, em especial as disponibilizadas na web.

Em que situao o tema til:

A adoo de padres, organizados em catlogos, ajuda a manter a consistncia e coerncia dosprojetos, alm da qualidade que se obtm na arquitetura do software. Por facilitar a comunicao pelouso de uma linguagem comum, essa abordagem indicada para organizaes que desenvolvam grandes

projetos, possuam grandes e mdias equipes ou que estejam distribudas geograficamente.Resumo DevMan:

Padres de Projeto uma tcnica de reuso de software que oferece benefcios prticos nodesenvolvimento de aplicaes web, tais como prover solues de projeto de forma consistente, orientarequipes de desenvolvimento com diretrizes e boas prticas, melhorar o processo de comunicao com aadoo de uma linguagem comum de padres, entre outros.

Padres de projeto so boas solues aplicadas a boa parte de problemas comuns em um determinadocontexto. uma abordagem para o desenvolvimento de software baseado no reuso de idias e soluesgenricas, mas que devem ser contextualizadas para problemas especficos.As principais caractersticas so: (a) criam uma linguagem compreendida por todos; (b) facilitam a

mentalizao da soluo; e, (c) so propostas em alto nvel (sem detalhes de implementao) paraproblemas recorrentes.Apesar de terem sido criados inicialmente para solucionar problemas encontrados em projeto (design)

de software orientado a objetos, o conceito se estendeu para outras preocupaes da Engenharia deSoftware. H padres identificados para a anlise de negcio, para transformao de cdigo(refatorao), para projeto de banco de dados, para interfaces web, enfim, onde possvel identificar ecatalogar boas solues que so frequentemente aplicados, haver padres de projeto.Este artigo apresenta a abordagem de padres de projeto no contexto do desenvolvimento de aplicaes

web, e discute a importncia de se documentar e organizar os padres em catlogos, ao que promove asistematizao dessa abordagem em um processo de construo de aplicaes web.


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DefinioOs padres de projeto surgiram de um conceito criado pelo arquiteto Christopher Alexander, em sua

obra "The Timeless Way of Building", de 1979. O autor props que cada padro uma regra com trspartes, que expressa a relao entre contexto, problema e soluo.

Cada padro um relacionamento entre um certo contexto, um certo sistema de foras que ocorre repetidamentenesse contexto (problema), e uma certa configurao (soluo) que permite que essas foras se resolvam.

Essas trs partes, alm do prprio nome do padro, formam a essncia da documentao de um padro:a) O Contexto: se refere ao conjunto de situaes que se repetem, nas quais o padro de projeto pode

ser aplicado;b) O Problema: que trata do conjunto de "foras" objetivos e limitaes que ocorrem dentro do

contexto;c) A Soluo: que uma estrutura formal para ser aplicada na resoluo do problema.A primeira iniciativa em aplicar padres no desenvolvimento de software veio com a publicao do

livro de Erich Gamma e trs colaboradores (Helm, Johnson e Vlissides), intitulado "Design Patterns:Elements of Reusable Object-Oriented Software" (1995), onde os autores identificaram 23 padres paraprojeto orientado a objetos. Esses padres formam a base para a maiorias dos padres que tratam deproblemas em projetos dessa natureza, como o catlogo de padres Blueprints, tambm chamados deCore J2EE Patterns.

Catlogos de PadresA importncia de padres de projeto aumenta quando os padres so documentados em um repositrio

ou biblioteca, tambm denominados catlogos. A adoo de catlogos de padres uma forma efetiva dedocumentar e compartilhar solues para problemas recorrentes de projeto, facilitando o reuso dessassolues e ajudando a manter certa consistncia no projeto. Alm disso, melhoram a eficincia do

processo de desenvolvimento e aumentam a produtividade dos designers por reduzir o retrabalho depesquisa de boas solues, minimizando a prtica da "reinveno da roda".Embora padres sejam solues de projeto independente de questes de implementao, h muitos

benefcios para equipes de desenvolvimento pelo uso de componentes de software que suportem einstanciam padres de projeto. Depois que um padro escolhido, equipes podem reutilizar e adaptar oscomponentes e trechos de cdigo (como templates) para implementar um determinado padroselecionado, reduzindo o tempo gasto no desenvolvimento de aplicaes web. A eficincia de reuso melhor obtida quando um catlogo permite relacionar os padres (por dependncia) e identificam quaiscomponentes incorporam esses padres de projeto. Por exemplo, a implementao do padro FrontController pode necessitar do padro Command, dessa forma o desenvolvedor ter mais facilidade emconstruir o cdigo a partir do momento que conhece todos os padres envolvidos na soluo.A maior dificuldade em catalogar um padro saber realmente se o padro um padro de fato. H

uma discusso entre especialistas no tema em identificar o que padro e o que antipadro (aquele queparece ser uma boa soluo mas conduz a prticas improdutivas e ineficientes). Um exemplo emaplicaes web o padro Tela de Splash, aquela pgina pop-up que abre automaticamente no inciode uma homepage; para alguns autores considerado um antipadro, pois contraria a heurstica deprover feedback ao usurio ou de antecipar sobre o que pode ocorrer na aplicao.

Outra dificuldade encontrada para adoo de padres de projeto e uso de catlogos o pouco consenso em definir

o que um padro, estabelecer um nome e os limites do seu contexto (para o qual ele foi definido). Muitos padres

so semelhantes entre si, mas possuem denominaes diferentes, dependendo de quem documentou e registrou;atuam em contextos complexos que dificultam a sua aplicabilidade. Um bom padro aquele que, a partir do seu

nome, qualquer desenvolvedor consiga entender e aplicar.


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Mesmo com todas as dificuldades em adotar catlogos de padres, o seu emprego deve ser encorajadoem organizaes que desenvolvam grandes projetos, possuam equipes com muitos membros, ou que

seus membros estejam distribudos geograficamente. Um catlogo ajuda a manter a consistncia ecoerncia no projeto, alm da consequente qualidade que se obtm na arquitetura do software.Na web encontramos alguns catlogos de padres de projeto, em destaque h uma prevalncia por

catlogos de padres para tratar problemas de interface, interao e navegao em aplicaes web.Exemplos como Welie.com e UI-patterns.com, mantidos pela comunidade de designers; o do livro deJennifer Tidwell (2010) denominado "Designing Interfaces: Patterns para Design de Interao Efetiva".Outro catlogo de relevncia o Yahoo! Design Pattern Library, um catlogo de padres web commais de 50 padres documentados e organizados em categorias (ver Figura 1).

Figura 1. Site do catlogo de padres do Yahoo!

Padres de Projeto em Aplicaes WebQuando se trata de padres de projeto para aplicaes web h, em geral, trs dimenses ou

preocupaes que devem ser consideradas:a) Voltados para o design de interface ou visual: so os padres mais visveis, aqueles que

trabalham a visualizao dos sistemas na web, focando a apresentao e formatao do contedo.b) Voltados para interao e navegao: dizem respeito dinmica da interao do usurio com a

aplicao, ponto crucial para o sucesso da aplicao webc) Voltados para a arquitetura de construo: so os padres que fornecem a infraestrutura para

desenvolvimento do software da aplicao web, que tratam desde a modelagem e organizao doscomponentes de software, at o projeto (design) da soluo.


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A classificao dos padres uma deciso de quem mantm o catlogo de padres, nonecessariamente segue a mesma classificao listada aqui. Para exemplificar, o Yahoo organiza o seucatlogo em cinco grandes categorias de padres: Layout, Navegao, Seleo, Interao Rica eDesignSocial, cada uma est dividida em colees especializadas. O mesmo ocorre com outros catlogos

online, como o Welie, que organiza o seu catlogo em: Necessidade do Usurio (padres que atendam auma necessidade direta do usurio), Necessidades de aplicao (padres que ajudam a aplicao, ou odesigner, se comunicar melhor com o usurio), e Contexto do design (diz respeito a padres deestruturao do contedo e do projeto do site).Para exemplificar alguns dos padres para aplicaes web, este artigo apresenta dois padres JEE

(Front Controller e Command), e dois de interao e apresentao visual (Paginao e Carrinho deCompras). Para efeito de demonstrao do formato de documentao, recomendado para registro em umcatlogo, adotamos o formato mnimo para o primeiro padro (Front Controller); nos padres seguintesadotamos uma apresentao mais livre de formalismo.

Padro "Front Controller"O objetivo do Front Controller centralizar o processamento de requisies em uma nica fachada.Front Controller permite criar uma interface genrica para processamento de comandos.

Problema

Deseja-se um ponto de acesso centralizado para processamento de todas as requisies recebidas pelacamada de apresentao para: (a) controlar a navegao entre os objetos de viso; (b) removerduplicao de cdigo; e, (c) estabelecer responsabilidades mais definidas para cada objeto, facilitandomanuteno e extenso.O acesso de pginas clientes sem passar por um mecanismo centralizado, pode dificultar o controle de

navegao e segurana da aplicao, pois uma pgina pode ser aberta por algum que no deveria teracesso. Outro problema recorrente em aplicaes desse tipo o existncia de cdigo de controleduplicado e misturado ao cdigo de apresentao.

Soluo

O Controlador ponto de acesso para processamento de requisies: chama servios de segurana(autenticao e autorizao), delega processamento camadas de negcio, define uma viso apropriada,realiza tratamento de erros, define estratgias de gerao de contedo.A Figura 1 mostra dois cenrios possveis para um Front Controller. No cenrio "a", o controlador

utiliza um objeto Dispatcher (despachante), soluo que usada para redirecionar /repassar para a

pgina de resposta correspondente, como no exemplo (usando Servlet) visto na Listagem 1.Listagem 1. Soluo de Front Controller usando Servlet

@WebServlet(name = "FrontController", urlPatterns = {"/FrontController "})

public class FrontController extends HttpServlet {

protected void processRequest(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)

throws ServletException, IOException {

// .... cdigo

// despacho para a pgina de resposta

request.getRequestDispatcher("clienteResposta.jsp").forward(request, response);

}

No cenrio "b" (Figura 2), o Front Controller delega processamento a um objeto de apoio (Helper).Nessa soluo, pode-se aplicar padres como Command, Value Beans, e outros onde a competnciapara realizar a operao decidida.


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Figura 2. Dois cenrios para um Front Controller

Padro "Command"

O padro Command separa o mecanismo que trata a solicitao (request) do servio que realiza atarefa a ser executada.Command (no contexto de aplicaes web) uma adaptao do padro de Gamma et al. (1995) como

estratgia de implementao do Front Controller. um padro que pode ser implementado emaplicaes web na forma mais simples, at mais elaborada. Para aplicaes que adotam Servlets, porexemplo, uma soluo simples tratar o comando que vem na solicitao, enviado com parmetro nasolicitao, normalmente chamado de action ou comando. Esse parmetro que informa a ao do

comando contm um de vrios valores das tarefas a serem executados na aplicao. O servlet de controlerecupera o valor da ao como parmetro da solicitao, e determina qual a lgica de negcio deve serexecutado pelo objeto Command. A definio desse padro no catlogo JEE de padres realizada pelopadro "Service to Worker". A Figura 3 mostra um exemplo simplificado de Command para umacalculadora que deve executar operaes para somar, subtrair, multiplicar e dividir dois nmeros. Ocdigo dessa soluo visto na Listagem 2 (a interface de Command) e na Listagem 3 mostrada asclasses controladora e de implementao do Command.

Figura 3. Exemplo do padro Command usando servlet


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Listagem 2. Interface Command

public interface Command {public String execute () ;

}

Listagem 3.Implementao de Command e o Controlador

public class RequestHelperCommand implements Command {

private HttpServletRequest request;

private HttpServletResponse response;

public RequestHelperCommand(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response) {

this.request = request;

this.response = response;

}

@Override

public String execute() {

// tratar a requisicao

float n1 = Float.parseFloat(this.getRequest().getParameter("n1"));

float n2 = Float.parseFloat(this.getRequest().getParameter("n2"));

String acao = this.getRequest().getParameter("acao");

float result = 0;

if (acao.equalsIgnoreCase("SOMAR")) {

result = n1 + n2;

}

if (acao.equalsIgnoreCase("SUBTRAIR")) {

result = n1 - n2;

}

// outras aes

// retornar pgina de resposta

return "calcform.jsp?resposta=" + result + "&n1=" + n1 + "&n2=" + n2;}

// gets e sets

} // Fim da classe

// Classe controladora

@WebServlet(name = "ControladorCalc", urlPatterns = {"/ControladorCalc"})

public class ControladorCalc extends HttpServlet {

protected void service(HttpServletRequest request, HttpServletResponse response)

throws ServletException, IOException {

// o objeto helper ajuda a obter os parametros e processar o request

RequestHelperCommand helper = new RequestHelperCommand(request, response);

// delega o processamento o metodo de execucao do helper

String paginaResposta = helper.execute();

// redireciona a pgina de resposta

request.getRequestDispatcher(paginaResposta).forward(request, response);

}

} // fim da classe controladora

Padro "Paginao"

Paginao um padro para projeto de interao de interface com usurio. indicado quando o

usurio necessita visualizar um subconjunto de dados que no sero fceis de mostrar dentro de umanica pgina. Esse problema solucionado com a adio de um mecanismo de paginao, normalmenteuma barra que permite navegar entre as pginas que so geradas como resultado da paginao. Umexemplo bem conhecido a lista de resultados de uma pesquisa do Google, como visto na Figura 4.


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Note que a soluo deve prover meios para: a) quebrar a lista de itens em uma seqncia de pginas; b)fornecer links para acessar tanto as pginas anteriores, quanto as prximas em relao pgina que est

sendo exibida; c) fornecer links para saltar para a primeira e ltima pginas do conjunto; d) destacar qualo nmero da pgina que o usurio est navegando.

Figura 4. Exemplo do padro "Paginao" na barra de resultados do Google

A instanciao do padro Paginao, quando se desenvolve aplicaes web com Java Server Faces(JSF), quase sempre resolvido com o uso de componentes baseados em tag library. Um exemplo ocomponente dataScroller do RichFaces, como pode ser visto na Listagem 4 e renderizado como naFigura 5. Neste exemplo, um conjunto de dados tabulado a partir da coleo registrada no beangerenciado (cidadeMB.cidades), o componente trabalha em colaborao com ocomponente , onde se especifica o nmero mximo de itens a serem exibidos em cadapaginao (rows="4").

Listagem 4.Exemplo de cdigo JSF do componente dataTable do Richfaces

Figura 5. Exemplo do componente "Paginao" usando Richfaces


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Padro "Carrinho de Compras"

Um padro bastante adotado em aplicaes de comrcio eletrnico o "Carrinho de Compras". Opadro permite que clientes comprem produtos em uma loja virtual, utilizando a metfora do carrinhode compras, onde o cliente pode selecionar os produtos antes de realizar o pagamento.

De uma forma geral, o padro fornece funcionalidades com as vistas na Figura 6. Neste exemplo,identificamos as principais operaes que sero codificadas em mtodos como adicionar produto,remover produto e finalizarCompra, que demonstrado na soluo de uma classe Java do tipo ManagedBean (JSF), CarrinhoBean, como mostra a Listagem 5; a Listagem 6 mostra a classe Produto.Para implementar esse padro necessrio atentar para dois requisitos da aplicao. Primeiro, uma

instncia da classe CarrinhoBean no deve atender vrios clientes para no misturar produtosescolhidos por clientes diferentes, soluo fornecida pela anotao @SessionScoped. Segundo, osprodutos adicionados devem ser mantidos entre as chamadas dos mtodos da classe CarrinhoBean. Emoutras palavras, necessrio manter o estado do carrinho representado por uma estrutura de dados dotipo coleo ou lista. A soluo, neste caso, utilizar no cdigo o objeto de coleo "produtos"(Set produtos), que mantm o estado da lista de produtos adicionados no carrinho.

Figura 6. Pgina com a metfora do padro "Carrinho de Compras"

Listagem 5.Exemplo de cdigo JSF do componente dataTable do Richfaces

@ManagedBean

@SessionScoped

public class CarrinhoBean {

private Set produtos = new HashSet();

public CarrinhoBean() { }

public void adicionar(Produto produto) {

this.produtos.add(produto);

}

public void excluir(Produto produto) {

this.produtos.remove(produto);

}

public void finalizarCompra() {

// cdigo para finalizar a compra.

}

// gets e sets

}

Listagem 6.Cdigo da classe Produto

public class Produto {

private String nome;

private int quantidade;

private float preoUnid ;

private float preoTotal;

// gets e sets


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}

ConclusesPadres de Projeto uma tcnica de reuso de software que oferece benefcios prticos no

desenvolvimento de aplicaes web, tais como prover solues de projeto de forma consistente, orientarequipes de desenvolvimento com diretrizes e boas prticas, melhorar o processo de comunicao com aadoo de uma linguagem comum de padres, entre outros. Entretanto, para atingir esses benefcios importante que os padres de projetos estejam documentados e disponveis em um formato que promovao reuso. Vrias colees de padres esto documentadas e disponveis na Web, normalmente em formade bibliotecas ou catlogos, como o caso de Welie (http://www.welie.com) e Yahoo! Design PatternLibrary (http://developer.yahoo.com/patterns/).Apesar da popularidade de padres e dos catlogos de padres, atualmente no h um consenso em

como os padres deveriam ser documentados, mantidos e compartilhados por todos. Contudo, inegvela importncia de utilizar padres de projeto para orientar as decises por melhores solues paraproblemas que recorrentemente ocorre nos projeto de aplicaes, em especial as disponibilizadas naweb.

Linkshttp://developer.yahoo.com/ypatterns/Catlogo do Yahoo! Design Pattern Library

http://www.welie.com/

Catlogo com mais de 130 padres de interao web.

http://ui-patterns.com/Catlogo com 58 padres de projeto de interface web, agrupados em cinco categorias.

http://java.sun.com/blueprints/corej2eepatterns/index.htmlCatlogo dos padres JEE (Blueprints, Core J2EE Patterns)

Livros (opcional)

Padres de Projeto: Solues Reutilizveis de Software Orientado a Objetos; Gamma, Helm, Johnson eVlissides; Artmed, 2000.

Primeiro livro a abordar o assunto, apresenta um catlogo com 23 padres para solucionar problemas de design orientado aobjetos.

Core J2EE Patterns, 3a. Edio; Alur, Crupi; Campus/Elsevier, 2004.Apresenta um catlogo com 21 padres com as melhores prticas, estratgias de design e solues para as principaistecnologias JEE.

Web Application Design Patterns (Interactive Technologies); Pawan Vora; Morgan Kaufmann Publishers,2009.Apresenta uma coleo com mais de cem padres documentados para design de aplicaes web.

Designing Web interfaces; Bill Scott,Theresa Neil; O'Reilly, 2009.Apresenta mais de 75 padres de projeto para construo de interfaces web.


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Cludio Martins ([email protected]) Mestre em Computao pela UFRGS, professor do Instituto Federal do Par (IFPA)

e analista de sistema da Companhia de Informtica de Belm (Cinbesa). Trabalha h dez anos com a plataforma Java.

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