Artigo Java Magazine 66 - Construindo frameworks em Java

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Artigo da Revista Java Magazine Edição 66.

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Construindo frameworks em Java

Conceitos, implementação e uso

Entenda os conceitos e técnicas por trás dos frameworks e aprenda como desenvolver uma solução completa

André Dantas Rocha

 

De que se trata o artigo:

Projeto e construção de frameworks. Neste artigo são apresentados os principais conceitos relativos a esse tipo de aplicação e é estudado o framework Jeha, uma ferramenta open source para tratamento de exceções.

 

Para que serve:

Fornecer a base para construção de frameworks. Esse tipo de aplicação é um dos melhores exemplos de reuso em orientação a objetos, e o entendimento dos seus conceitos permite ao desenvolvedor construir softwares mais robustos, reusáveis e flexíveis.

 

Em que situação o tema é útil:

Softwares criados a partir de um framework são desenvolvidos mais rapidamente e com maior qualidade, já que esse tipo de aplicação permite reuso tanto de design quanto de código. Aprender a desenvolver e utilizar frameworks é uma tarefa que pode poupar tempo precioso do desenvolvedor e levá-lo a produzir melhores softwares.

 

Construindo frameworks em Java:

No artigo são abordados os principais conceitos dos frameworks, e o Jeha – um framework que facilita o tratamento de exceções – é apresentado em detalhes, permitindo ao desenvolvedor entender como a aplicação foi implementada e como pode ser utilizada.

O artigo inclui explicações sobre os patterns utilizados e decisões de projeto tomadas durante o desenvolvimento do framework.

 

Frameworks são um dos temas mais interessantes da orientação a objetos. Esses tipos de softwares utilizam conceitos avançados do paradigma OO e, quando bem construídos, são capazes de poupar muito tempo e dinheiro, pois permitem reuso tanto de design quanto de código.

O Java talvez seja a linguagem que mais possui frameworks disponíveis e, sem dúvida, é uma das principais responsáveis pela popularização do tema. Conhecer os conceitos que embasam esse tipo de software ajuda o desenvolvedor a criar aplicações mais elegantes, robustas e reusáveis.

Como exemplo concreto destes conceitos, vamos analisar o design e programação do Jeha, um framework open source que automatiza o tratamento de exceções através de anotações.

Entendendo os conceitos

Frameworks são as killer applications da orientação a objetos e comprovam, na prática, o valor e a beleza dos conceitos que aprendemos nos livros.

A idéia pregada por esse tipo de software não é nova, e surgiu junto com a própria orientação a objetos. Como o próprio nome sugere, um framework é a “estrutura” de uma aplicação, ou seja, um conjunto de classes e interfaces projetado para encapsular o código comum a uma “família” de aplicações e assim fornecer uma solução pronta para problemas relativos a um domínio específico.

O uso de uma estrutura “pré-fabricada” facilita muito a tarefa do desenvolvedor, já que grande parte do sistema já se encontra codificada e testada, restando apenas tratar os pontos específicos. Além disso, softwares criados a partir de um framework[1] são desenvolvidos mais rapidamente e com maior qualidade.

Complexidade

O desenvolvimento de um framework não é uma tarefa simples ou barata. Antes de tudo, é preciso conhecer detalhadamente o problema que se pretende resolver: o domínio do framework. Depois disso, deve-se projetar uma solução simples de ser aprendida e que, ao mesmo tempo, seja robusta, flexível e extensível. Por conta de todo custo inerente a esse trabalho, a construção de um framework só se justifica quando se tem certeza que ele será utilizado na criação de diversas aplicações.

As tarefas envolvidas na elaboração de um framework exigem maturidade tanto no negócio que será tratado quanto nos conceitos OO que serão utilizados no projeto. É essencial que o projetista possua experiência no tema em questão e já tenha participado da construção de diversas aplicações nesse mesmo domínio; só assim, ele será capaz de abstrair os elementos comuns a essas aplicações e criar uma solução que seja genérica, mas que possa ser facilmente especializada para atender às especificidades das diversas aplicações que serão criadas a partir do framework.

Reuso

Grande parte do trabalho existente no projeto de um framework consiste em identificar suas partes fixas (frozen spots) e variáveis (hot spots). As partes fixas definem a arquitetura e comportamento básicos da aplicação, assim como o relacionamento entre os seus componentes. Essas partes permanecem constantes para qualquer aplicação instanciada.

As partes variáveis, por sua vez, são abertas à customização e extensão e permitem que o comportamento do framework seja adaptado às características específicas de uma aplicação. A Figura 1 ilustra essa característica dos frameworks.

 

Figura 1. Hot spots. O framework define pontos de extensão que podem ser customizados quando a aplicação é construída.

Os frameworks são projetados a partir da generalização de um domínio. Por isso, durante sua instanciação, precisam ser customizados pelo desenvolvedor para contemplar as especificidades de cada aplicação. Normalmente, para definir o comportamento específico da aplicação gerada, o programador implementa interfaces, estende classes, ou configura arquivos. Porém, é possível utilizar assistentes visuais para fazer todo o trabalho.

Design

Conforme explicado, o reuso é o principal requisito dos frameworks e, portanto, o uso de Design Patterns é uma regra básica no projeto desse tipo de aplicação. O conceito é o mesmo de sempre: “uso de soluções comprovadas para problemas recorrentes”.

Além do reuso, a extensibilidade é uma característica importante desse tipo de aplicação, pois permite que o desenvolvedor utilize a mesma estrutura para solucionar problemas semelhantes, mas não necessariamente iguais. Essas duas características estão presentes em todos os principais frameworks de mercado (Swing, Struts, JUnit, etc.).

Bibliotecas x frameworks

Existe muita confusão em relação às diferenças entre bibliotecas e frameworks e, por isso, é importante elucidar o funcionamento de cada um, visto que ambos são exemplos de reuso de código.

A primeira diferença é que os frameworks possuem pontos de extensão, característica não necessariamente presente nas bibliotecas. Além disso, as classes do framework são fortemente acopladas, pois são construídas para funcionarem de forma conjunta; já as classes das bibliotecas têm menor acoplamento e muitas vezes podem ser utilizadas individualmente.

Outra distinção importante é que nas bibliotecas o desenvolvedor precisa implementar a lógica de interação entre os componentes da aplicação, visto que essas oferecem apenas classes utilitárias. Nos frameworks, por outro lado, o fluxo de controle do programa não é responsabilidade do desenvolvedor, e sim do framework. Assim, cabe ao desenvolvedor a tarefa de configurar os "

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