Tema: Patrones de Diseño - Gang of Four (GoF)

Los patrones de diseño son soluciones estandarizadas a problemas comunes en el desarrollo de software orientado a objetos. Fueron formalizados por Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson y John Vlissides (el "Grupo de los Cuatro") en 1994.

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1. Clasificación General

Categoría	Cantidad	Enfoque Principal
Creacionales	5	Mecanismos de creación de objetos, abstrayendo la instanciación.
Estructurales	7	Cómo se combinan clases y objetos para formar estructuras más grandes.
De Comportamiento	11	Comunicación, algoritmos y asignación de responsabilidades.

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2. Patrones Creacionales (5)

1. Abstract Factory

• Definición: Proporciona una interfaz para crear familias de objetos relacionados o dependientes sin especificar sus clases concretas.
• ¿Para qué?: Cuando el sistema debe ser independiente de cómo se crean sus productos y manejas kits de herramientas compatibles entre sí.
• ¿Cómo?: Define una interfaz con un método de creación por cada producto; las fábricas concretas implementan estos métodos.

2. Builder

• Definición: Separa la construcción de un objeto complejo de su representación, permitiendo que el mismo proceso de construcción cree diferentes representaciones.
• ¿Para qué?: Para crear objetos con muchas partes opcionales o configuraciones complejas (ej. un generador de documentos PDF/HTML).
• ¿Cómo?: Un objeto "Director" coordina a un "Builder" que construye el producto paso a paso.

3. Factory Method

• Definición: Define una interfaz para crear un objeto, pero deja que las subclases decidan qué clase instanciar.
• ¿Para qué?: Cuando una clase no puede anticipar la clase de objetos que debe crear.
• ¿Cómo?: Se crea un método abstracto en la clase padre y las subclases lo sobrescriben devolviendo la instancia concreta.

4. Prototype

• Definición: Crea nuevos objetos a partir de la clonación de una instancia existente (un prototipo).
• ¿Para qué?: Cuando el coste de crear un objeto desde cero es mayor que clonarlo (ej. carga pesada de base de datos).
• ¿Cómo?: Los objetos implementan una interfaz clone().

5. Singleton

• Definición: Garantiza que una clase tenga una única instancia y proporciona un punto de acceso global a ella.
• ¿Para qué?: Para objetos que solo deben existir una vez: gestores de hilos, colas de impresión o pools de conexiones.
• ¿Cómo?: Constructor privado, instancia estática privada y un método público getInstance().

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3. Patrones Estructurales (7)

1. Adapter

• Definición: Convierte la interfaz de una clase en otra que el cliente espera. Permite que clases con interfaces incompatibles trabajen juntas.
• ¿Para qué?: Reutilizar clases existentes cuya interfaz no coincide con lo que necesitamos.
• ¿Cómo?: Una clase "envoltorio" implementa la interfaz requerida y delega las llamadas al objeto incompatible.

2. Bridge

• Definición: Desacopla una abstracción de su implementación para que ambas puedan variar de forma independiente.
• ¿Para qué?: Evitar una explosión de clases cuando tienes múltiples jerarquías cruzadas (ej. Formas x Colores).
• ¿Cómo?: La abstracción contiene una referencia a una interfaz de implementación.

3. Composite

• Definición: Permite tratar objetos individuales y composiciones de objetos de manera uniforme (estructura jerárquica/árbol).
• ¿Para qué?: Para representar jerarquías todo-parte (ej. menús, sistemas de archivos).
• ¿Cómo?: Los elementos simples y los compuestos comparten la misma interfaz o clase base.

4. Decorator

• Definición: Añade responsabilidades a un objeto de manera dinámica y transparente, como alternativa a la herencia.
• ¿Para qué?: Extender funcionalidades en tiempo de ejecución sin modificar el código original ni crear mil subclases.
• ¿Cómo?: El decorador envuelve al objeto real y añade su propia lógica antes o después de llamar al original.

5. Facade (Fachada)

• Definición: Ofrece una interfaz unificada y simplificada para un conjunto de interfaces de un subsistema complejo.
• ¿Para qué?: Reducir la complejidad y el acoplamiento con librerías o frameworks difíciles de usar.
• ¿Cómo?: Una sola clase delega las peticiones del cliente a las múltiples clases internas del subsistema.

6. Flyweight (Peso Ligero)

• Definición: Se usa para reducir el uso de memoria compartiendo la mayor cantidad posible de datos con objetos similares.
• ¿Para qué?: Cuando tienes una cantidad enorme de objetos similares y la memoria es un problema.
• ¿Cómo?: Divide el estado en "intrínseco" (compartido) y "extrínseco" (contextual).

7. Proxy

• Definición: Proporciona un objeto sustituto o representante para controlar el acceso a otro objeto.
• ¿Para qué?: Control de acceso, carga perezosa (lazy loading) o acceso a objetos remotos.
• ¿Cómo?: Implementa la misma interfaz que el objeto real y actúa de intermediario.

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4. Patrones de Comportamiento (11)

1. Chain of Responsibility

• Definición: Permite pasar una petición por una cadena de posibles manejadores hasta que uno de ellos la procesa.
• ¿Para qué?: Para desacoplar el emisor de una petición de sus posibles receptores.
• ¿Cómo?: Cada receptor tiene un puntero al "sucesor".

2. Command

• Definición: Encapsula una petición como un objeto, permitiendo parametrizar clientes, hacer colas o soportar operaciones de deshacer.
• ¿Para qué?: Implementar callbacks, sistemas de log de operaciones o botones de "undo".
• ¿Cómo?: Crea una interfaz con un método execute().

3. Interpreter

• Definición: Define una representación de la gramática de un lenguaje junto con un intérprete para dicha gramática.
• ¿Para qué?: Para lenguajes sencillos o motores de reglas.
• ¿Cómo?: Cada regla gramatical es una clase con un método interpret().

4. Iterator

• Definición: Permite acceder secuencialmente a los elementos de un objeto agregado sin exponer su estructura interna.
• ¿Para qué?: Recorrer cualquier colección (lista, árbol, etc.) de forma uniforme.
• ¿Cómo?: El iterador mantiene el estado del recorrido.

5. Mediator

• Definición: Define un objeto que encapsula cómo interactúan un conjunto de objetos, evitando que se refieran entre sí explícitamente.
• ¿Para qué?: Eliminar conexiones "muchos a muchos" que crean código espagueti.
• ¿Cómo?: Los objetos notifican sus cambios al mediador y este coordina la respuesta.

6. Memento

• Definición: Permite capturar y guardar el estado interno de un objeto para poder restaurarlo más tarde sin romper la encapsulación.
• ¿Para qué?: Implementar puntos de control o sistemas de "deshacer".
• ¿Cómo?: El objeto genera un memento (instantánea) que solo él puede leer.

7. Observer

• Definición: Define una dependencia "uno a muchos", de modo que si un objeto cambia, todos sus dependientes son notificados automáticamente.
• ¿Para qué?: Sincronizar datos entre la lógica y la interfaz de usuario.
• ¿Cómo?: El "Sujeto" mantiene una lista de "Observadores" y llama a sus métodos de actualización.

8. State

• Definición: Permite que un objeto cambie su comportamiento cuando cambia su estado interno. El objeto parecerá haber cambiado de clase.
• ¿Para qué?: Evitar estructuras de control if/else o switch gigantescas que dependen de un estado.
• ¿Cómo?: Se encapsula cada estado en una clase propia.

9. Strategy

• Definición: Define una familia de algoritmos, los encapsula y los hace intercambiables en tiempo de ejecución.
• ¿Para qué?: Seleccionar una lógica distinta según el contexto (ej. distintos métodos de compresión de archivos).
• ¿Cómo?: El cliente tiene una referencia a la interfaz de la estrategia.

10. Template Method

• Definición: Define el esqueleto de un algoritmo en una operación, delegando algunos pasos específicos a las subclases.
• ¿Para qué?: Reutilizar la estructura común de un algoritmo pero permitiendo variantes en pasos concretos.
• ¿Cómo?: Método en clase padre que llama a métodos "gancho" (hooks) que las hijas implementan.

11. Visitor

• Definición: Permite definir una nueva operación sobre una estructura de objetos sin modificar las clases de los elementos sobre los que opera.
• ¿Para qué?: Cuando la estructura de clases es estable pero necesitas añadir operaciones nuevas frecuentemente.
• ¿Cómo?: El elemento "acepta" al visitante, y este ejecuta la operación.

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5. Tabla de Resumen para Repaso

Patrón	Tipo	Palabra Clave
Singleton	Creacional	Instancia única global.
Builder	Creacional	Construcción paso a paso.
Adapter	Estructural	Compatibilidad/Envoltorio.
Facade	Estructural	Simplicidad/Puerta de entrada.
Observer	Comportamiento	Suscripción/Notificación.
Strategy	Comportamiento	Intercambio de algoritmos.
State	Comportamiento	Comportamiento según estado.