Padrões de Projetos Comportamentais

A modelagem convencional de diferentes comportamentos sem a aplicação do padrão Strategy requer o uso de herança para os diferentes comportamentos e é visualmente mais simples. No entanto, tal implementação tem algumas características que podem ser um problema (ou não), dependendo dos requisitos do seu sistema, por não permitir:

Se o padrão não for aplicado nem a solução com herança acima, uma outra solução normalmente é implementada por meio de uma única classe. Não será mostrado nem mesmo um diagrama, pois a solução seria composta de fato apenas por uma classe. Ela então teria métodos como T executarComportamentoA(). Todas as implementações deste "Comportamento A" seriam incluídas no método citado.

Para o exemplo do retorno de boletos bancários, isto significa que tal método seria algo como:

Tal código é extremamente mais simples, tem uma única classe e tudo é feito em um único método. Apesar de parecer muito melhor por simplificar as coisas e dar a impressão que estamos usando o princípio KISS, não chamaria esta solução de simples, mas simplista e ingênua. Soluções simplistas normalmente vão lhe trazer dores de cabeça para manutenção do software. Por isto, esta "solução" é totalmente não recomendada.

Considerando que podemos ter diferentes formatos de arquivos para bancos distintos e que precisamos processar arquivos de vários bancos, esta solução apresenta alguns problemas. O método processar:

O problema da violação do OCP é o mais problemático aqui. O uso de if’s (ou qualquer estrutura condicional como switch) para decidir qual algoritmo será executado em cada situação deixa claro que uma nova condição precisará ser adicionada sempre que um novo banco precisar ser suportado. Se em outros lugares do sistema você precisa realizar outras tarefas com estes arquivos de retorno, tende-se a repetir esta mesma cadeia de if’s. Por exemplo, se em um lugar do sistema você precisa processar os arquivos e incluir os dados em um banco de dados e em outro você precisa processar e gerar PDFs com comprovantes de pagamentos ou enviar emails de notificação, em cada um desses locais você precisará deste bloco de if’s. O problema surge quando você precisar incluir um novo banco e tiver que incluir um novo if em cada um desses locais. Você pode simplesmente esquecer de adicionar tal if em todos os locais necessários e o recurso funcionar em parte do sistema e em outras partes não.

Observando o diagrama base para a implementação do padrão Strategy, pode-se perceber que são criadas muitas classes e interfaces. As classes implementando essas interfaces não possuem atributos e têm apenas um único método que representa a implementação da estratégia em si.

Graças à Programação Funcional em diversas linguagens como Java 8+, JavaScript, Phython e outras, podemos simplificar este diagrama, e consequentemente a implementação, como mostra a figura a seguir.

Observe que não temos mais as interfaces e classes específicas dos comportamentos. Cada comportamento nada mais é do que a implementação de um método (como o executarComportamentoA() do primeiro diagrama). O que precisamos de fato é permitir a troca da implementação de tal método em tempo de execução. Mas para isso, usando Programação Orientada a Objetos, tivemos que primeiro criar um conjunto de classes e interfaces pra isso.

Usando Programação Funcional podemos armazenar uma função em uma variável, no lugar de ter que armazenar um objeto inteiro que possui apenas um único método. A partir de tal variável, podemos então chamar a função. Se uma nova função for atribuída a tal variável, quando usarmos a variável novamente, estaremos chamando esta nova função, como espera-se que o padrão Strategy funcione.

No diagrama, o atributo como comportamentoA é do tipo Function, uma interface do Java 8+ (dentro muitas outras) que indica que o atributo contém uma referência para um método que a classe pode chamar, no lugar de armazenar um dado primitivo ou objeto convencional. Sendo que a referência para o método está armazenada em um atributo, se tivermos um método como o comportamentoA1 mostrado no primeiro diagrama, podemos armazenar uma referência para tal método no atributo comportamentoA. Se precisarmos fazer a super classe ou qualquer subclasse usar um comportamento diferente, podemos atribuir, por exemplo, o método comportamentoA2 ao atributo comportamentoA em tempo de execução.

Function é uma das interfaces em Java 8+ que permite representar métodos isolados e armazenar referências deles em variáveis. Estas são chamadas de interfaces funcionais. Lembre-se que interfaces são como tipos. Assim como uma variável do tipo int indica que somente números inteiros podem ser armazenados nela, uma interface funcional indica o tipo de métodos que podem ser atribuídos a uma variável de tal tipo. Em outras palavras, tais interfaces indicam que assinatura um método deve ter para ser possível atribuí-lo a uma variável cujo tipo é uma interface funcional.

Uma variável Function indica que podemos atribuir a ela qualquer método que receba um único parâmetro e retorne um determinado valor. Se voltarmos ao exemplo dos boletos, a assinatura do nosso método que implementa os comportamentos de leitura dos arquivos de retorno é:

Observe que tal função/método recebe um parâmetro (neste caso String) e retorna um valor (List<Boleto>). Assim, uma função como lerArquivo pode então ser atribuída a uma variável do tipo Function. Se você tiver um método com uma assinatura diferente e precisar armazenar tal método em um variável, justamente para permitir trocar a implementação de tal método em tempo de execução usando Programação Funcional, um ponto de partida é estudar a documentação do pacote java.util.function que descreve as interfaces funcionais padrões do Java 8+.

Programação funcional é um assunto bastante extenso que poderia ser um curso totalmente a parte, que envolve muitos conceitos novos. Existe muito material disponível na internet. Mas é difícil encontrar material gratuito, em português e abrangentes. Existe muito material em inglês, mas novamente espalhado pela web. Se desejarem aprofundar no assunto, acessem esta página.

O código fonte do projeto usando programação funcional está disponível aqui (zip).

Padrões que possuem similaridades ou podem ser usados em conjunto:

Um forma de identificar a aplicação do padrão Strategy nas classes do JDK que você usa é quando um método requer uma interface que possui apenas um método a ser implementado. Estas são chamadas de interfaces funcionais a partir do Java 8 (que possivelmente estão anotadas com @FunctionalInterface). A implementação de tal interface não é fornecida pelo JDK mas por você. Você deve então fornecer um algoritmo (função) que será executado pela classe que estiver utilizando o padrão.