Se trata de improvisar el diseño de un código existente. No estás agregando nuevas características, solo estás moviendo, separando, combinando, eliminando y renombrando. Es una manera de mantener el código flexible para que éste siempre sea sencillo de mantener y agregar nuevas características, aún y cuando crezca en complejidad.
La refactorización reestructura la parte interna del código fuente sin alterar su comportamiento externo. Mejor conocido como el proceso de limpiar el código, en ingeniería de software se usa a menudo como parte del desarrollo de software, de esta manera los desarrolladores alternan la inserción de nuevas funcionalidades y casos de prueba con la refactorización del código para mejorar su consistencia interna y su claridad.
La refactorización es la parte del mantenimiento del código donde no se arregla errores ni se añade funcionalidad. El objetivo, por el contrario, es mejorar la facilidad de comprensión del código o cambiar su estructura y diseño, así como eliminar código muerto, para facilitar el mantenimiento en el futuro.
Sin la refactorización, es fácil de entrar en una vía de un solo camino que guía directamente a la muerte del programa. Entre más pobre sea la estructura del código, más tendencias tienes a llegar a lo que se le llama “programación aproximada”, es decir, se refiere al hecho que si no entiendes tu propio código, puedes seguir metiéndole cosas y moviéndole hasta que encuentres algo que funcione. Desafortunadamente, programación aproximada embrolla el código aún más y hace el trabajo más duras la próxima vez. Frecuentemente, terminarás con la necesidad de re-implementarlo todo.
Hay muchas maneras conocidas y desconocidas de refactorización. Martin Fowler y otros nos han hecho el favor de catalogar un numero de técnicas de refactorización. El libro de Fowler Refactoring tiene instrucciones específicas, paso a paso de cómo hacer cada uno de ellos.
Pruebas automáticas son la clave de la refactorización. Ellos hacen posible probar el código entre cada paso pequeño en la refactorización. Hacer este tipo de pruebas repetidas manualmente puede ser por mucho una tarea que consume mucho tiempo. Así que, si no tienes pruebas automáticas, tu probarás el código hasta el final de la refactorización. Cuando finalmente empieces a probar, pudieras encontrar muchos bugs.

La mayoría de aplicaciones requieren de interacción con una base de datos, ya sea del tipo relacional u orientada a objetos y en la mayoría de los casos la persistencia de datos está mezclada con la lógica del negocio. Lo que supone un problema a la hora de querer cambiar el motor de base de datos.

Para entenderlo mejor formularemos un ejemplo de la vida real.

Imaginemos que estamos desarrollando una aplicación en la empresa donde trabajamos y estamos utilizando MySQL como motor de base de datos. Estamos en la fase de pruebas (ya a punto de publicar el producto final), y por alguna extraña razón a tu jefe se le ocurre que mejor deberíamos usar Oracle, por que se lo recomendaron, piensa que es mejor, etc.

Que pasa si tenemos todo mezlcado (lógica del negocio, métodos de acceso a datos, etc),  se convierte en una tremenda pesadilla.

Para nuestra suerte existe el patrón de diseño Data Access Object (DAO), que se encarga de encapsular la interacción de una aplicación con la base de datos.

¿Como funciona?

DAO encapsula el acceso a la base de datos, de esta manera cuando la capa de lógica de negocio necesite interactuar con la base de datos, ésta utilizará los métodos ofrecidos por DAO. Generalmente la clase de operaciones que ofrece la capa de datos se le conoce como CRUD (Create, Read, Update y Delete).

Cuando la capa de negocios necesite almacenar datos (por ejemplo) solo tendrá que hacer referencia al método correspondiente para insertar los datos de la clase DAO, de esta manera si en algún momento se llegara a optar por usar otro motor de búsquedas, la capa del negocio no se debe preocupar ya que sólo bastará con actualizar la capa de datos. Si hablamos de patrones algunos detectarán por aquí que se están delegando responsabilidades, una buena práctica de la orientación a objetos.

De hecho el método de persistencia no debe de interesarle a la capa de negocios, es decir, a él no le importa si los datos se guardan en una tabla MySQL, XMl, Texto plano o se imprime, de esto se encarga DAO.

Por cada tabla de una base de datos relacional existirá un DAO. Esto consiste básicamente en una clase que es la que interactúa con la base de datos. Los métodos de esta clase dependen de la aplicación y de lo que queramos hacer. Pero generalmente se implementan las 4 funciones básicas (también conocidas como métodos CRUD).

Una vez entendido el funcionamiento de DAO, es conveniente explicar un nuevo término que nos será de ayuda para completar la implementación de nuestra capa de persistencia. Se trata de los DTO’s (Data Transfer IObject), los cuáles son utilizados por DAO para transportar los datos desde la base de datos hasta la capa de lógica de negocio o vice versa.

En pocas palabras un DTO es un objeto que en su interior tiene como atributos los mismos atributos del modelo, con sus correspondientes accessors (Setters y Getters).

Diagrama DAO

Ahora veamos un ejemplo

Tenemos una aplicación que entre una de sus tantas funciones es controlar los datos de  clientes, y queremos usar DAO para el manejo de la persistencia de dicha aplicación.
Primero que nada de define el modelo 8en este caso de clientes), para después partir con la codificación de los respectivos DTO y DAO.

DTO

Class ClientesDTO
{
      private $id;
      prívate $nombre;
      prívate $direccion;

      public static function getID( )
      {
          return $this->id;
      }

      public static function getName( )
      {
          return $this->nombre;
      }

      public static function getAddress( )
      {
          return $this->direccion;
      }

      /* Setters */
      Public static function setID( $id )
      {
          $this->id = $id;
      }
      Public static function setName( $name )
      {
          $this->nombre = $name;
      }
      Public static function setAddress( $address )
      {
          $this->direccion = $address;
      }
}

DAO

class clientesDAO
{
     public static function create( $dto )
     {
          /* implementación para la creación de un nuevo registro */
     }

      /* aqui van los demás metodos CRUD */
}

Por obvias razones no escribí todo el código necesario ya que este artículo es meramente informativo, pero pienso que es explicito el ejemplo para comprender el uso del patrón DAO.
En la próxima entrega les mostraré un ejemplo más real, utilizando una mezcla de patrones, como el DAO, Singleton, Factory y Façade.

¿De que se compone el desarrollo de software? Hay un numero de fases comunes a cada desarrollo, sin importar la metodología, empezando por la captura de requisitos y terminando por el mantenimiento. Con los nuevos paradigmas, en la otra mano, puedes realizar cada una de las fases mas de una vez en cualquier momento.

• Requisitos
• Análisis
• Diseño
• Especificación
• Implementación
• Pruebas
• Despliegue
• Mantenimiento

Preguntas claves

Requisitos
¿Cual es nuestro contexto?
¿Qué tratamos de adquirir?

Análisis
¿Con que entidades estamos tratando?
¿Cómo podemos estar seguros que hacemos lo correcto?

Diseño

¿Cómo vamos a resolver el problema?
¿Qué hardware y/o software se necesitará para el sistema final?

Diseño del subsistema

¿Cómo vamos a implementar la solución?

Especificación

¿Qué reglas gobiernan entre las interfaces y los componentes del sistema?
¿Podemos eliminar ambigüedades y asegurar lo correcto?

Implementación

¿Cómo programaremos las los componentes para completar los requisitos?
¿Cómo escribimos código estilizado?

Pruebas

¿Satisface los requisitos?
¿Podemos quebrar el sistema?

Despliegue

¿Qué tienen que hacer los administradores del sistema?
¿Cómo podemos educar a los usuarios finales?

Mantenimiento

¿Podemos encontrar y resolver errores?
¿Podemos mejorar el sistema?

Jon wiley es un diseñador de experiencia al usuario en Google, el cuál ha mencionado 10 lineamientos que rigen el diseño de aplicaciones dentro de Google. Creo conveniente publicarlas por que así como le han servido de gran ayuda a Google, son lineamientos que todos deberíamos seguir.

1. Useful: focus on people - their lives, their work, their dreams.
2. Fast: every millisecond counts.
3. Simple: simplicity is powerful.
4. Engaging: engage beginners and attract experts.
5. Innovative: dare to be innovative.
6. Universal: design for the world.
7. Profitable: plan for today’s and tomorrow’s business.
8. Beautiful: delight the eye without distracting the mind.
9. Trustworthy: be worthy of people’s trust.
10. Personable: add a human touch.

No se si tengan algún problema por dejarlos en inglés, pero para los que prefieran aqui les va en español:

Usable: Enfócate en las personas - sus vidas, su trabajo, sus sueños.

Rápido: cada milisegundo cuenta.

Simple: simplicidad es poder.

Acoplamiento: acopla a principiantes y atrae a los expertos.

Inovador: Atrévete a ser inovador.

Universal: diseña para el mundo.

Provechoso: planea para el negocio de hoy y mañana.

Hermoso: deleita al ojo sin distraer a la mente.

Digno de confianza: sé digno con la confianza de la gente.

Personal: agrega un toque humano.

“Cada patrón describe un problema que ocurre una y otra vez en nuestro entorno y describe también el núcleo de la solución al problema, de forma que puede utilizarse un millón de veces sin tener que hacer dos veces lo mismo.”

Christopher Alexander

Como había quedado esta es la segunda entrega sobre arquitectura de software, esta vez enfocada a los patrones de diseño los cuales describen un problema que ocurre en repetidas ocasiones en algún contexto determinado de desarrollo de software, y entregan una buena solución. Esto ayuda a diseñar correctamente en menos tiempo, evitando los errores que tan comúnmente se atribuyen a la etapa del diseño de software.

Un patrón de diseño es una solución a un problema que ya ha sido resuelto satisfactoriamente en ocasiones anteriores y a su vez puede ser reusable (aplicable a diferentes problemas de diseño en distintas circunstancias).
Siendo estos la base para la búsqueda de soluciones a problemas comunes en el desarrollo de software y otros ámbitos referentes al diseño de interacción o interfaces.

Al día de hoy es recomendable realizar un análisis, diseño e implementación orientado a objetos, a no ser que exista una excepción requerida por las circunstancias de la aplicación o campo en el que nos movemos.
Para la parte de análisis y diseño se recomienda utilizar el Lenguaje de Modelado Unificado (UML por sus siglas en ingles).

Análisis Orientado a Objetos

En el análisis se estudia el dominio del problema para construir un modelo del mundo real utilizando objetos. Se investiga para hacer una descripción del problema y obtener todos los requerimientos necesarios.
Se realiza una investigación del problema.
Durante el Análisis, se enfatiza en encontrar y describir los objetos (o conceptos) en el dominio del problema.
Por ejemplo: conceptos en un sistema de información para una librera incluyen Libros, Librería.
El Énfasis es en la investigación del problema y sus requisitos (mas que en una solución)
Se resume en: Haz lo correcto (Do the Right Thing)

Diseño Orientado a Objetos

Se enfatiza una solución conceptual que satisface los requerimientos.
Se necesita definir objetos software y como colaboran entre si para satisfacer los requerimientos.
Por ejemplo: en el sistema de información de una librería el objeto software “libro” debería tener un atributo “titulo” y un método obtenerCapitulo();
Diseños son implementados en un lenguaje de programación
Se resume en; Haz las cosas bien. (Do the thing right)
A pesar del esfuerzo realizado en las etapas anteriores surgen problemas debido al uso inapropiado de la orientación a objetos, una muy común es el mal empleo de la encapsulación.

Otro de los problemas fundamentales es el vacio que existe entre el análisis, diseño e implementación, que hace que el programador tenga la necesidad de tomar decisiones de diseño.

Para solventar dichos problemas se produce un nuevo enfoque: el diseño con patrones. La idea fue propuesta inicialmente por el arquitecto Christopher Alexander, que aplica el concepto a la construcción de edificios en menos tiempo con la publicación de su libro “The Ti­meless Way of Building” en el año de 1979.
No obstante, no fue hasta principios de los 90’s cuando los patrones de diseño tuvieron gran Éxito en el mundo de la informática a partir de la publicación del libro Design Patterns escrito por el GoF (Gang of Four) compuesto por Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson y John Vlisides, en el que recogían 23 patrones de diseño comunes.

Objetivos de los patrones
Los patrones de diseño pretenden:

• Proporcionar catálogos de elementos reusables en el diseño de sistemas de software.
• Evitar la reiteración en la búsqueda de soluciones a problemas ya conocidos y solucionados anteriormente.
• Formalizar un vocabulario común entre diseñadores.
• Estandarizar el modo en que se realiza el diseño.
• Facilitar el aprendizaje de las nuevas generaciones de diseñadores condensando el conocimiento ya existente.
• Sin embargo, no se pretende obligar a utilizar los patrones de diseño siempre, solo en el caso de tener el mismo problema o similar que soluciona el patrón, siempre teniendo en cuenta que en un caso particular puede no ser aplicable. Abuzar o forzar el uso de los patrones puede ser un error.

Clasificación de los patrones
Según la escala o nivel de abstracción:

• Patrones arquitecturales: Aquellos que expresan un esquema organizativo estructural fundamental para sistemas software.
• Patrones de Diseño: Aquellos que expresan esquemas para definir estructuras de diseño (o sus relaciones) con las que construir sistemas software.
• Idiomas: Patrones bajo nivel específicos para un lenguaje de programación o entorno concreto.

Según el propósito: Qué hace el patrón.

• Patrones de Creación: para creación de instancias.
• Patrones estructurales: relaciones entre clases, combinación y formación de estructuras mayores.
• Patrones de Comportamiento: Interacción y cooperación entre clases.

Patrones Creacionales

• Abstract Factory (Fábrica abstracta): Permite trabajar con objetos de distintas familias de manera que las familias no se mezclen entre sí­ y haciendo transparente el tipo de familia concreta que se esté usando.
• Builder (Constructor virtual): Abstrae el proceso de creación de un objeto complejo, centralizando dicho proceso en un Único punto.
• Factory Method (Método de fabricación): Centraliza en una clase constructora la creación de objetos de un subtipo de un tipo determinado, ocultando al usuario la casuística para elegir el subtipo que crear.
• Prototype (Prototipo): Crea nuevos objetos clonÁndolos de una instancia ya existente.
• Singleton (Instancia Única): Garantiza la existencia de una Única instancia para una clase y la creación de un mecanismo de acceso global a dicha instancia.

Patrones Estructurales

• Adapter (Adaptador): Adapta una interfaz para que pueda ser utilizada por una clase que de otro modo no podrá utilizarla.
• Bridge (Puente): Desacopla una abstracción de su implementación.
• Composite (Objeto compuesto): Permite tratar objetos compuestos como si de uno simple se tratase.
• Decorator (Envoltorio): Añade funcionalidad a una clase dinámicamente.
• Facade (Fachada): Provee de una interfaz unificada simple para acceder a una interfaz o grupo de interfaces de un subsistema.
• Flyweight (Peso ligero): Reduce la redundancia cuando gran cantidad de objetos poseen idéntica información.
• Proxy: Mantiene un representante de un objeto.

Patrones de Comportamiento

• Chain of Responsibility (Cadena de responsabilidad): Permite establecer la línea que deben llevar los mensajes para que los objetos realicen la tarea indicada.
• Command (Orden): Encapsula una operación en un objeto, permitiendo ejecutar dicha operación sin necesidad de conocer el contenido de la misma.
• Interpreter (Intérprete): Dado un lenguaje, define una gramática para dicho lenguaje, así­ como las herramientas necesarias para interpretarlo.
• Iterator (Iterador): Permite realizar recorridos sobre objetos compuestos independientemente de la implementación de estos.
• Mediator (Mediador): Define un objeto que coordine la comunicación entre objetos de distintas clases, pero que funcionan como un conjunto.
• Memento (Recuerdo): Permite volver a estados anteriores del sistema.
• Observer (Observador): Define una dependencia de uno-a-muchos entre objetos, de forma que cuando un objeto cambie de estado se notifique y actualicen automáticamente todos los objetos que dependen de Él.
• State (Estado): Permite que un objeto modifique su comportamiento cada vez que cambie su estado interno.
• Strategy (Estrategia): Permite disponer de varios métodos para resolver un problema y elegir cuál utilizar en tiempo de ejecución.
• Template Method (Método plantilla): Define en una operación el esqueleto de un algoritmo, delegando en las subclases algunos de sus pasos, esto permite que las subclases redefinan ciertos pasos de un algoritmo sin cambiar su estructura.
• Visitor (Visitante): Permite definir nuevas operaciones sobre una jerarquía de clases sin modificar las clases sobre las que opera.

Conclusiones

La idea de los patrones ha adquirido gran popularidad. En el ámbito de la ingeniería de software; se están desarrollando muchos proyectos de investigación al respecto. No sólo se están aplicando en los llamados patrones de diseño, sino que la idea esta transportándose a otras actividades del desarrollo de software.

El concepto de patrón tiene carácter general y por consiguiente es aplicable a un sin número de situaciones de diferentes tipo, estilo, entorno, etc. En lo referente al software, la aplicación de los patrones esta siendo utilizada con éxito en muchos ámbitos de la ingeniería de software. En definitiva está mejorando las prácticas en el desarrollo de sistemas de información.

Donde exista la posibilidad de aplicación del criterio profesional experimentado, a un problema recurrente, la idea de patrones de Alexander podrá usarse para reutilizar y transmitir dichas experiencias a profesionales menos experimentados.

Por lo tanto podemos resumir un patrón con los siguientes puntos:

• Un Patrón de Diseño, es un conjunto de información que describe una solución recurrente a un problema de diseño no trivial.
• La efectividad de esta solución ha debido ser probada muchas veces por profesionales expertos dentro de un contexto determinado en situaciones anteriores.
• Esta solución debe ser reutilizable, para problemas de diseño similares en distintas circunstancias.
• Esta descripción de un patrón debe ser lo suficientemente explícita para que pueda ser transmitida a profesionales no expertos”.

Bibliografía

Design Patterns. Elements of Reusable Object-Oriented Software - Gamma, Helm, Johnson, Vlissides - Addison Wesley
UML y Patrones. Introducción al análisis y diseño orientado a objetos - Larman - Prentice Hall
Patrones de diseño - Wikipedia