0.6 Técnicas de design arquitetural  (Page 3/10)

Padrões e estilos arquiteturais

Outro princípio muito usado durante o processo de design arquitetural é o uso de padrões. Os padrões podem ser considerados como experiência estruturada de design, pronta para ser reusada para solucionar problemas recorrentes. Um padrão de design arquitetural define elementos, relações e regras a serem seguidas que já tiveram sua utilidade avaliada em soluções de problemas passados.

A principal diferença entre um padrão arquitetural Também chamado de estilo arquitetural. e um padrão de design é que o primeiro lida com problemas em nível arquitetural, se tornando assim mais abrangente no software. Por outro lado, a aplicação de um padrão de design tem efeito mais restrito na solução. Mais uma vez, devemos lembrar que essa divisão não é absoluta e que podemos encontrar padrões inicialmente descritos como arquiteturais tendo efeito apenas local no design e vice-versa.

De acordo com McConnell no livro Code Complete McConnell, S. Code Complete . Microsoft Press, Segunda edição, Junho 2004. , podemos citar os seguintes benefícios do uso de padrões em um projeto:

• Padrões reduzem a complexidade da solução ao prover abstrações reusáveis . Um padrão arquitetural já define elementos, serviços e relações arquiteturais, diminuindo assim a quantidade de novos conceitos que devem ser introduzidos à solução.
• Padrões promovem o reuso . Como padrões arquiteturais são soluções de design para problemas recorrentes, é possível que a implementação (parcial ou total) do padrão já esteja disponível para reuso, facilitando o desenvolvimento.
• Padrões facilitam a geração de alternativas . Mais de um padrão arquitetural pode resolver o mesmo problema, só que de forma diferente. Portanto, conhecendo diversos padrões, um arquiteto pode avaliar e escolher qual ou quais padrões irão compor a solução do problema, considerando os benefícios e analisando as desvantagens proporcionadas por eles.
• Padrões facilitam a comunicação . Padrões arquiteturais facilitam a comunicação da arquitetura porque descrevem conceitos e elementos que estarão presentes no design. Portanto, se uma solução de design contém padrões que são conhecidos por todos os participantes da comunicação, os elementos e conceitos definidos pelos padrões não precisam ser explicitados, uma vez que os participantes já devem conhecê-los também.

A seguir, citamos alguns padrões arquiteturais que foram popularizados no livro Pattern-Oriented Software Architecture Buschmann, F. et al , Pattern-Oriented Software Architecture, Volume 1: A System of Patterns. John Wiley&Sons, Agosto 1996. , de Buschmann et al :

• Layers (ou Camadas): este padrão define a organização do software em serviços agrupados em camadas de abstração . As camadas são relacionadas de modo que cada uma só deve se comunicar com a camada adjacente acima ou abaixo dela. Se apresentamos graficamente as camadas empilhadas, as camadas dos níveis superiores apresentam um nível de abstração maior, mais próximas aos serviços disponíveis aos usuários. Enquanto isso, nas camadas inferiores, temos serviços mais básicos, normalmente de infraestrutura, e que servem para compor os serviços de camadas mais acima. Como exemplo de arquitetura que usa este padrão, podemos citar a arquitetura da pilha de protocolos TCP/IP. Ela é organizada em cinco camadas, sendo elas: Aplicação, Transporte, Rede, Enlace e Física.
• Pipes&Filters : este padrão organiza o software para processar fluxos de dados em várias etapas. Dois elementos básicos são definidos: os chamados filters , que são os elementos responsáveis por uma etapa do fluxo de processamento; e os chamados pipes , que são os canais de comunicação entre dois filters adjacentes. Note que a arquitetura pode conter diferentes pipes e filters , de modo que possam reusados e recombinados para diferentes propósitos. O exemplo canônico de uso do padrão Pipes&Filters é a arquitetura de um compilador, que pode ser dividida nos seguintes filters : analisador léxico, analisador sintático, analisador semântico, gerador de código intermediário e otimizador, que são conectados por diferentes pipes . Entre eles, encontramos o pipe que conecta o analisador léxico ao sintático e que transmite um fluxo de tokens ; o pipe que transporta a árvore de derivação sintática do analisador sintático para o analisador semântico; o pipe que transporta a árvore de sintaxe do analisador semântico para o gerador de código intermediário; e, por fim, o pipe que conecta o gerador de código intermediário ao otimizador.
• Model-View-Controller : este padrão, por sua vez, divide a arquitetura em três elementos distintos: a lógica de negócio (ou model ), que representa as funcionalidades e os dados do sistema; visões (ou views ), que representam a forma de exibir o estado da lógica de negócio ao usuário; e os controladores (ou controllers ), que são responsáveis pela entrada de dados dos usuários. O padrão também define que deve existir um mecanismo de propagação de mudanças, de forma que a interface com o usuário (composta das visões e dos respectivos controladores) se mantenha consistente com a lógica de negócio. Este padrão é comum em sistemas interativos e foi também popularizado em sistemas web por meio de frameworks , a exemplo de JSF JavaServer Faces Technology (JSF) : (External Link) , Struts Apache Struts : (External Link) e Spring MVC Spring Framework : (External Link) .
• Microkernel : este padrão é a base de arquiteturas extensíveis orientadas a plugins . Ele define um elemento arquitetural que será o núcleo do sistema e elementos chamados pontos de extensão. Este núcleo provê serviços de infraestrutura para compor as funcionalidades mais básicas do sistema e um serviço de registro e configuração de componentes em tempo de execução. O serviço de registro e configuração tem como responsabilidade a adição de novas funcionalidades a partir dos pontos de extensão pré-definidos. Estes pontos de extensão servem para guiar e restringir os tipos de funcionalidades a serem adicionadas. Como exemplo de aplicação do padrão Microkernel , podemos citar o sistema operacional MINIX MINIX : (External Link) , o ambiente de desenvolvimento Eclipse Eclipse : (External Link) e diversos sistemas de manipulação de imagens que são extensíveis por meio de plugins , como o GIMP The GNU Image Manipulation Program (GIMP): (External Link) e o ImageJ ImageJ - Image Processing and Analysis in Java : (External Link) .