Construindo Software Sustentável: Uma Introdução aos Design Patterns

A busca por soluções eficientes e sustentáveis tem se tornado crucial para garantir a qualidade e a manutenção dos sistemas de software. Nesse contexto, os “Design Patterns“, ou padrões de projeto, emergem como ferramentas poderosas para criar softwares sustentáveis e robustos. 

Neste texto, exploraremos os fundamentos dos Design Patterns, seu papel na construção de um software sustentável e visualização da sua aplicação na prática.

O que são Design Patterns?

Um Design Pattern é uma solução geral para um problema recorrente no desenvolvimento de software. Podendo ser aplicado a diferentes contextos para resolver problemas específicos de forma eficiente e organizada. 

Muito diferente do que pode-se pensar, não são códigos prontos, nem bibliotecas, e sim uma abstração que pode ser adaptada e implementada em diversas linguagens de programação. Dessa maneira, os padrões de projeto auxiliam os desenvolvedores a projetar soluções flexíveis, reutilizáveis e de fácil manutenção, facilitando a comunicação entre os membros da equipe e tornando o desenvolvimento mais eficiente. 

Existem várias categorias de Design Patterns, incluindo padrões de criação, padrões estruturais e padrões comportamentais. Cada categoria aborda um conjunto específico de problemas e apresenta soluções distintas, das quais falaremos a seguir. 

Categorias dos Design Patterns

Padrões de criação

São padrões relacionados à criação de objetos de forma flexível e eficiente, evitando acoplamentos excessivos entre as classes. A tabela abaixo resume os patterns dessa categoria.

Design Pattern	Descrição
Abstract Factory	Fornece uma interface para criar famílias de objetos relacionados, permitindo que o código cliente trabalhe com diversas classes concretas sem precisar conhecê-las diretamente.
Builder	Simplifica a criação de objetos complexos, permitindo a construção passo a passo e com diferentes configurações, evitando a complexidade de construtores com muitos parâmetros.
Factory Method	Abstrai a criação de objetos, permitindo que subclasses decidam qual classe concreta instanciar, tornando o código mais flexível e extensível.
Prototype	Permite a criação de novos objetos por clonagem, evitando a necessidade de criar instâncias repetidas ou complexas.
Singleton	Garante que uma classe tenha apenas uma instância, evitando a criação de múltiplas instâncias do mesmo objeto.

Padrões Estruturais

Os padrões estruturais se concentram na organização de classes e componentes para facilitar a composição e a interação entre eles. 

Design Pattern	Descrição
Adapter	Permite que objetos com interfaces incompatíveis possam trabalhar juntos, convertendo a interface de um objeto em outro que o cliente espera.
Bridge	Separa uma abstração de sua implementação, permitindo que ambas possam variar independentemente.
Composite	Permite que objetos sejam tratados individualmente ou como uma composição hierárquica, simplificando a manipulação de estruturas complexas.
Decorator	Adiciona funcionalidades extras a objetos de forma dinâmica, sem alterar suas classes, tornando a extensão do comportamento mais flexível.
Façade	Fornece uma interface unificada para um subsistema complexo, ocultando sua complexidade e facilitando o uso para clientes externos.
Flyweight	Compartilha objetos pequenos para economizar memória, permitindo o reuso de instâncias similares em diferentes partes do código.
Proxy	Controla o acesso a um objeto, permitindo adicionar lógica adicional antes ou após a execução de suas operações.

Padrões Comportamentais

Por fim, os padrões comportamentais lidam com a comunicação e o comportamento entre objetos, permitindo que os sistemas sejam mais flexíveis e extensíveis. 

Design Pattern	Descrição
Chain of Responsibility	Evita acoplamento entre remetentes e destinatários de solicitações, permitindo que várias classes tratem uma solicitação sequencialmente até que seja processada.
Command	Encapsula solicitações como objetos, permitindo parametrizar clientes com diferentes solicitações, fila de comandos e desfazer operações.
Interpreter	Permite avaliar linguagens de domínio ou gramáticas em um contexto específico, convertendo expressões para objetos e possibilitando a interpretação de expressões complexas.
Iterator	Fornece um modo consistente de percorrer elementos de uma coleção sem expor sua estrutura interna.
Mediator	Diminui o acoplamento entre componentes, promovendo a comunicação indireta através de um mediador central.
Memento	Permite que um objeto seja restaurado ao seu estado anterior, permitindo desfazer operações ou recuperar estados anteriores.
Observer	Estabelece uma relação de dependência um-para-muitos entre objetos, permitindo que múltiplos observadores sejam notificados sobre mudanças de estado.
State	Permite que um objeto altere seu comportamento quando seu estado interno muda, sem modificar sua estrutura.
Strategy	Permite que um algoritmo varie independentemente dos clientes que o utilizam, permitindo que diferentes estratégias sejam trocadas e executadas de forma transparente.
Template Method	Define o esqueleto de um algoritmo em uma classe base, permitindo que suas subclasses redefinam etapas específicas desse algoritmo.
Visitor	Permite adicionar operações a uma estrutura de objetos existente sem modificar suas classes, separando a lógica de operações da estrutura dos objetos.

Aplicando Design Patterns na Prática

Ao desenvolver software, é fundamental identificar os problemas que podem ser resolvidos com Design Patterns e aplicá-los de forma adequada. Isso pode ocorrer em várias áreas, como na criação de objetos, na organização de classes e na gestão de comportamentos e interações entre componentes. Veremos um exemplo prático a seguir.

Padrão Factory Method no front-end

No desenvolvimento front-end, o padrão Factory Method é frequentemente utilizado para criar objetos de diferentes tipos ou classes relacionadas sem expor a lógica de criação diretamente. Isso é útil quando temos um código que precisa criar objetos dinamicamente, dependendo de condições ou configurações, sem precisar se preocupar com a implementação específica.

Exemplo: suponha que estamos construindo uma aplicação web que precisa exibir diferentes tipos de gráficos, como gráfico de barras, gráfico de pizza, gráfico de linha. Ao vez de criar instâncias específicas para cada tipo de gráfico no código principal, podemos usar o padrão Factory Method para criar um método que será responsável por criar as instâncias apropriadas com base no tipo de gráfico solicitado. Conforme o código abaixo:

import React from 'react';

// Componente funcional para a classe base dos gráficos
const Chart = () => {
  return <div>Rendering {this.type} chart...</div>;
};

// Componente funcional para o gráfico de barras
const BarChart = () => {
  return <Chart type="bar" />;
};

// Componente funcional para o gráfico de pizza
const PieChart = () => {
  return <Chart type="pie" />;
};

// Componente funcional para o gráfico de linhas
const LineChart = () => {
  return <Chart type="line" />;
};

// Factory Method para criação de gráficos
const createChart = (chartType) => {
  switch (chartType) {
    case 'bar':
      return <BarChart />;
    case 'pie':
      return <PieChart />;
    case 'line':
      return <LineChart />;
    default:
      throw new Error('Tipo de gráfico inválido');
  }
};

// Componente principal que usa a Factory Method
const App = () => {
  const barChart = createChart('bar');
  const pieChart = createChart('pie');
  const lineChart = createChart('line');

  return (
    <div>
      {barChart}
      {pieChart}
      {lineChart}
    </div>
  );
};

export default App;

No código acima, cada tipo de gráfico foi representado por um componente funcional, que internamente chama o componente “Chart“. Se novos tipos de gráficos forem adicionados no futuro, basta criar um novo componente funcional e adicionar a respectiva condição no Factory Method, sem a necessidade de alterar o código em outros lugares. 

Essa abordagem permite que o front-end seja mais escalável e fácil de manter, pois encapsula a lógica de criação dos objetos, evitando a duplicação de código e tornando o processo de adição de novas funcionalidades mais simples e organizado.

Lembrando que esse é apenas um exemplo básico para fins de ilustração. Na prática, é provável que seja implementado mais funcionalidades nos componentes e personalizado ainda mais a renderização dos gráficos de acordo com as necessidades específicas.

Conclusão – Construindo Software Sustentável: Uma Introdução aos Design Patterns

Vimos, portanto, que o conhecimento e a aplicação de Design Patterns são essenciais para o desenvolvimento de software sustentável e de qualidade. Ao conhecer os padrões existentes e avaliar a necessidade de aplicação em cada cenário, os desenvolvedores podem criar sistemas mais eficientes e de fácil manutenção, garantindo a evolução e a adaptação contínua das aplicações às mudanças e às demandas do mercado.

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