Template Method

Um problema a resolver: login

• Sua tarefa é de escrever uma classe para controlar o login de usuários numa aplicação
• Tem dois caminhos básicos para resolver o problema:
  • Escrever uma classe estanque para a aplicação sob consideração
  • Escrever uma solução genérica para qualquer aplicação
    • Para promover o reuso
• A solução genérica seria um framework de login
  • Um esqueleto de login que seja comum a qualquer tarefa de login
  • Ganchos para permitir que cada aplicação customize o processo de login
• Quais são os passos genéricos de login?
  • Prompt para o usuário fornecer sua identificação (ID) e senha
  • Autenticação da ID e senha
    • O resultado da autenticação deve ser um objeto
    • Este objeto pode encapsular qualquer informação que possa ser usada adiante pela aplicação para comprovar a autenticação
  • Aviso visual de progresso indicando que a autenticação está sendo realizada
  • Um aviso de sucesso ao resto da aplicação que o login foi realizado e para disponibilizar o objeto produzido pela autenticação
• A lógica das etapas 1 e 3 não muda
• A lógica das etapas 2 e 4 pode variar muito entre aplicações
  • Cada aplicação deverá prover seu próprio código
• Solução
  • Criar uma classe abstrata Login contendo:
    • Um método principal (chamado Template Method) que capture a lógica comum de login
    • Métodos abstratos para representar as etapas do algoritmo que devem ser fornecidas pela aplicação particular
  • Estender a classe Login para prover implementações dos métodos abstratos para uma aplicação particular (digamos para uma aplicação de DecisionSupportSystem)

• Chama-se o método login() de Template Method

O padrão Template Method

Objetivo

• Define o esqueleto de um algoritmo numa operação, deixando que subclasses completem algumas das etapas.
• O padrão Template Method permite que subclasses redefinem determinadas etapas de um algoritmo sem alterar a estrutura do algoritmo.

Resumo

• Um Template Method define um algoritmo usando operações abstratas
• Subclasses fazem override das operações para prover um comportamento concreto
• Este padrão é a base para a construção de frameworks

Quando usar o padrão Template Method?

• Para implementar partes invariantes de um algoritmo uma única vez e deixar subclasses implementarem o comportamento variável
• Quando comportamento comum entre subclasses deveria ser fatorado e localizado numa classe comum para evitar duplicação
  • É um passo frequente de "refactoring" de código
    • Primeiro identifique as diferenças
    • Coloque as diferenças em novos métodos
    • Substitua o código das diferenças por uma chamada a um dos novos métodos
• Para controlar extensões de subclasses
  • Você pode definir um Template Method que chame operações-gancho (hook) e pontos específicos, permitindo extensões apenas nestes pontos
    • Faça com que apenas os métodos-gancho possam sofrer override, usando adjetivos de visibilidade
      • "public final" para o Template Method
      • "protected" para métodos que devem/podem sofrer override

Estrutura genérica

Participantes

• ClasseAbstrata (Login)
  • Define operações abstratas que subclasses concretas definem para implementar certas etapas do algoritmo
  • Implementa um Template Method definindo o esqueleto de um algoritmo
    • O Template Method chama várias operações, entre as quais as operações abstratas da classe
• ClasseConcreta (LoginDecisionSupportSystem)
  • Implementa as operações abstratas para desempenhar as etapas do algoritmo que tenham comportamento específico a esta subclasse

Colaborações

• ClasseConcreta depende de ClasseAbstrata para implementar as partes invariantes do algoritmo

Consequências do padrão Template Method

• Template Methods constituem uma das técnicas básicas de reuso de código
  • São particularmente importantes em frameworks e bibliotecas de classes para o fatoramento de comportamento comum
• Template Methods levam a uma inversão de controle
  • O código particular de uma aplicação é chamado pelo resto do código
  • Normalmente, escrevemos o código "de cima" e chamamos partes comuns "em baixo"
    • Aqui, é o contrário
  • Também chamado de "Hollywood Principle"
    • "Don't call us, we'll call you"
• O Template Method pode chamar vários tipos de operações
  • Operações concretas (da ClasseConcreta ou de outras classes)
  • Operações concretas de ClasseAbstrata (operações comuns úteis às subclasses)
  • Operações abstratas (onde o comportamento varia)
    • Devem sofrer override
  • Factory Methods
  • Operações-gancho
    • Podem sofrer override
    • Uma operação-gancho tem implementação nula (fazendo nada) na ClasseAbstrata
    • A subclasse pode fazer override para inserir algo neste ponto (daí, "gancho")
    • É uma forma limpa de estender o comportamento de uma classe de forma controlada
      • Isto é, apenas nos pontos onde há ganchos

Considerações de implementação

• É importante minimizar o número de operações abstratas que devem sofrer override para completar o algoritmo
  • Motivo: simplificação para não chatear o programador
• Convenções de nome
  • Métodos abstratos que devem sofrer override deveriam ter algo de comum no nome
    • Exemplo: doXpto() // começa com "do"
  • Métodos-gancho que podem sofrer override deveriam ter algo de comum no nome
    • Exemplo: logHook() // termina com "Hook"

Pergunta final para discussão

• O Template Method funciona com herança. Seria possível obter a mesma funcionalidade da Template Method usando composição de objetos? Quais seriam alguns dos tradeoffs?
• Suponha que um framework tenha uma classe X contendo um ou mais template methods. Os criadores de objetos da classe X são objetos da classe C. O framework é completado com subclasses de X, digamos X'. De que forma seria possível que objetos da classe X' fossem criados pelo framework, sem que o programador tenha o código fonte do framework (isto é, sem o código fonte da classe C)?

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