Padrões de projeto são soluções típicas para problemas comuns em projeto de software. Eles são como plantas de obra pré fabricadas que você pode customizar para resolver um problema de projeto recorrente em seu código.
Você não pode apenas encontrar um padrão e copiá-lo para dentro do seu programa, como você faz com funções e bibliotecas que encontra por aí. O padrão não é um pedaço de código específico, mas um conceito geral para resolver um problema em particular. Você pode seguir os detalhes do padrão e implementar uma solução que se adeque às realidades do seu próprio programa.
Os padrões são frequentemente confundidos com algoritmos, porque ambos os conceitos descrevem soluções típicas para alguns problemas conhecidos. Enquanto um algoritmo sempre define um conjunto claro de ações para atingir uma meta, um padrão é mais uma descrição de alto nível de uma solução. O código do mesmo padrão aplicado para dois programas distintos pode ser bem diferente.
Uma analogia a um algoritmo é que ele seria uma receita de comida: ambos têm etapas claras para chegar a um objetivo. Por outro lado, um padrão é mais como uma planta de obras: você pode ver o resultado e suas funcionalidades, mas a ordem exata de implementação depende de você.
A maioria dos padrões são descritos formalmente para que as pessoas possam reproduzi-los em diferentes contextos. Aqui estão algumas seções que são geralmente presentes em uma descrição de um padrão:
- O Propósito do padrão descreve brevemente o problema e a solução.
- A Motivação explica a fundo o problema e a solução que o padrão torna possível.
- As Estruturas de classes mostram cada parte do padrão e como se relacionam.
- Exemplos de código em uma das linguagens de programação populares tornam mais fácil compreender a ideia por trás do padrão.
Alguns catálogos de padrão listam outros detalhes úteis, tais como a aplicabilidade do padrão, etapas de implementação, e relações com outros padrões.
Quem inventou os padrões de projeto? Essa é uma boa pergunta, mas não muito precisa. Os padrões de projeto não são conceitos obscuros e sofisticados—bem o contrário. Os padrões são soluções típicas para problemas comuns em projetos orientados a objetos. Quando uma solução é repetida de novo e de novo em vários projetos, alguém vai eventualmente colocar um nome para ela e descrever a solução em detalhe. É basicamente assim que um padrão é descoberto.
O conceito de padrões foi primeiramente descrito por Christopher Alexander em Uma Linguagem de Padrões. O livro descreve uma “linguagem” para o projeto de um ambiente urbano. As unidades dessa linguagem são os padrões. Eles podem descrever quão alto as janelas devem estar, quantos andares um prédio deve ter, quão largas as áreas verdes de um bairro devem ser, e assim em diante.
A ideia foi seguida por quatro autores: Erich Gamma, John Vlissides, Ralph Johnson, e Richard Helm. Em 1994, eles publicaram Padrões de Projeto — Soluções Reutilizáveis de Software Orientado a Objetos, no qual eles aplicaram o conceito de padrões de projeto para programação. O livro mostrava 23 padrões que resolviam vários problemas de projeto orientado a objetos e se tornou um best-seller rapidamente. Devido a seu longo título, as pessoas começaram a chamá-lo simplesmente de “o livro da Gangue dos Quatro (Gang of Four)” que logo foi simplificado para o “livro GoF”.
Desde então, dúzias de outros padrões orientados a objetos foram descobertos. A “abordagem por padrões” se tornou muito popular em outros campos de programação, então muitos desses padrões agora existem fora do projeto orientado a objetos também.
Padrões de projeto diferem por sua complexidade, nível de detalhes, e escala de aplicabilidade ao sistema inteiro sendo desenvolvido. Eu gosto da analogia com a construção de uma rodovia: você sempre pode fazer uma intersecção mais segura instalando algumas sinaleiras ou construindo intercomunicações de vários níveis com passagens subterrâneas para pedestres.
Os padrões mais básicos e de baixo nível são comumente chamados idiomáticos. Eles geralmente se aplicam apenas à uma única linguagem de programação.
Os padrões mais universais e de alto nível são os padrões arquitetônicos; desenvolvedores podem implementar esses padrões em praticamente qualquer linguagem. Ao contrário de outros padrões, eles podem ser usados para fazer o projeto da arquitetura de toda uma aplicação.
Além disso, todos os padrões podem ser categorizados por seu propósito, ou intenção. Esse livro trata de três grupos principais de padrões:
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Os padrões criacionais fornecem mecanismos de criação de objetos que aumentam a flexibilidade e a reutilização de código.
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Os padrões estruturais explicam como montar objetos e classes em estruturas maiores, enquanto ainda mantém as estruturas flexíveis e eficientes.
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Os padrões comportamentais cuidam da comunicação eficiente e da assinalação de responsabilidades entre objetos.