Los patrones de diseño son herramientas esenciales para programar en orientación a objetos. A través de ellos, se puede resolver de manera estándar los problemas recurrentes. Existen distintos tipos de patrones y cada uno se utiliza para un propósito en concreto. En este artículo, hablaremos sobre los patrones de diseño que todo desarrollador de videojuegos debe conocer.
Los patrones de diseño
Los patrones de diseño son herramientas esenciales en el desarrollo de videojuegos y permiten solucionar problemas recurrentes de una manera estandarizada. Estos patrones son útiles porque permiten estructurar el código de una forma limpia y organizada, que a su vez es más fácil de mantener y entender. Los patrones de diseño se dividen en tres categorías principales: creacionales, de comportamiento y estructurales.
Qué son los patrones de diseño
Los patrones de diseño son soluciones probadas y documentadas para problemas comunes que surgen en el desarrollo de software. Al utilizar patrones de diseño, los desarrolladores pueden ahorrar mucho tiempo y esfuerzo en la creación de software. Además, el uso de patrones de diseño es una buena práctica de programación, en la que se promueve la creación de código limpio y organizado.
Tipos de patrones de diseño
Los patrones de diseño se pueden dividir en tres categorías principales:
- Patrones de diseño creacionales: estos patrones proporcionan una forma de crear objetos de manera eficiente y flexible.
- Patrones de comportamiento: estos patrones se enfocan en cómo objetos interactúan y distribuyen tareas entre ellos.
- Patrones estructurales: estos patrones se centran en cómo las clases y los objetos se relacionan entre sí para formar estructuras más grandes.
Algunos ejemplos de patrones de diseño incluyen el Factory Method, Singleton, Adapter, Facade, Strategy y Observer. Cada patrón de diseño tiene un propósito específico y es útil en diferentes situaciones. Es importante conocer la función de cada patrón de diseño para saber cuándo es adecuado utilizarlo.
Patrones de diseño creacionales
Los patrones de diseño creacionales se enfocan en cómo crear objetos de manera eficiente. Estos patrones están diseñados para ayudar a garantizar la escalabilidad y flexibilidad de tu código. La mayoría de patrones creacionales separan el proceso de creación de objetos de su implementación, lo que te permite crear más fácilmente nuevos tipos de objetos.
Factory Method
- El Factory Method es un patrón de diseño creacional que se encarga de los objetos de creación. Este patrón permite que una clase delegue la creación de objetos a sus subclases. Esto te permite crear objetos sin tener que especificar la clase exacta de objeto que deseas crear.
- El Factory Method también te permite cambiar la implementación de una clase sin tener que cambiar la interfaz pública. Esto es útil si necesitas cambiar la forma en que se construyen objetos, pero no deseas tener que cambiar la interfaz pública de la clase.
Singleton
- El Singleton es un patrón de diseño creacional diseñado para asegurar que una clase solo tenga una instancia y proporcionar un punto de acceso global a ella.
- La clase Singleton es comúnmente utilizada para objetos que deben ser compartidos en toda la aplicación, como las entradas/salidas de datos o los objetos de configuración. Asegurarse de que solo haya una instancia de estas clases ayuda a mantener la integridad de los datos y a prevenir errores lógicos.
Otros patrones creacionales
- Además del Factory Method y el Singleton, hay otros patrones de diseño creacionales tales como el Abstract Factory, Builder y Prototype, que también son útiles para crear objetos de manera eficiente.
- El Abstract Factory te permite crear familias de objetos relacionados sin tener que especificar la clase exacta de objeto que deseas crear. El Builder separa la construcción de un objeto complejo de su representación, lo que te permite crear objetos complejos paso a paso. El Prototype te permite crear nuevos objetos a partir de objetos existentes, clonándolos y adaptándolos según sea necesario.
Patrones de comportamiento
Los patrones de comportamiento son patrones de diseño que se centran en cómo los objetos interactúan entre sí y cómo se distribuyen las responsabilidades entre ellos. En esta sección, se discutirán algunos patrones de comportamiento útiles para los desarrolladores de videojuegos.
Observer
El patrón de diseño Observer se utiliza cuando un objeto, el sujeto, tiene múltiples observadores que necesitan recibir actualizaciones cuando el estado del sujeto cambia. El sujeto mantiene una lista de sus observadores y los notifica automáticamente cuando cambia su estado. Este patrón es especialmente útil en el desarrollo de videojuegos en los que es necesario actualizar continuamente la posición y el estado de los personajes, objetos y otros elementos del juego.
Strategy
El patrón de diseño Strategy se utiliza para seleccionar entre varios algoritmos en tiempo de ejecución. Esto se logra mediante la encapsulación de los algoritmos en clases separadas y permitiendo que el objeto cliente seleccione el algoritmo adecuado en función de los requisitos específicos. Este patrón es útil cuando se quiere que un objeto tenga diferentes formas de comportamiento que se puedan cambiar dinámicamente durante la ejecución del juego.
Otros patrones de comportamiento
- Chain of Responsibility: se utiliza para manejar solicitudes de objeto en forma de cadena y permitir que más de un objeto tenga la oportunidad de manejar una solicitud.
- Command: se utiliza para encapsular una solicitud en un objeto, lo que permite que la solicitud se maneje de manera flexible y se pueda almacenar y ejecutar posteriormente.
- Iterator: se utiliza para acceder y recorrer elementos de una colección sin exponer su representación interna.
Patrones estructurales
Adapter
El patrón Adapter se utiliza para convertir la interfaz de una clase en otra interfaz que el cliente espera. Es útil cuando una clase existente no cumple exactamente con los requisitos de otra parte del código. El patrón Adapter puede ser utilizado para hacer que dos clases incompatibles trabajen juntas sin tener que cambiar el código de ninguna de las partes.
Decorator
El patrón Decorator permite añadir nuevas funcionalidades a un objeto de forma dinámica sin modificar su estructura original. Se utiliza para añadir responsabilidades a objetos en tiempo de ejecución y se puede utilizar para crear estructuras complejas a partir de objetos sencillos.
Otros patrones estructurales
- Bridge
- Composite
- Flyweight
- Proxy
El patrón Bridge se utiliza para separar una abstracción y su implementación en diferentes clases para que ambas puedan variar de forma independiente. El patrón Composite se utiliza para representar objetos compuestos de manera jerárquica y permitir que los clientes traten los objetos individuales y los compuestos de la misma manera. El patrón Flyweight se utiliza para minimizar el uso de memoria al compartir lo máximo posible entre diferentes objetos. El patrón Proxy se utiliza para proporcionar un sustituto o marcador de posición para otro objeto, lo que permite controlar el acceso a ese objeto.
Los patrones estructurales son herramientas esenciales para ayudar a los desarrolladores de videojuegos a resolver problemas relacionados con la estructura y organización de sus juegos. Es importante recordar que estos patrones deben ser utilizados con cuidado, y sólo cuando sea necesario para lograr una solución elegante y eficiente.
Cómo crear un patrón de diseño
Crear un patrón de diseño puede ayudarte a resolver problemas comunes de una manera efectiva y estándar. Es importante tener en cuenta que los patrones de diseño no son una solución mágica para todos los problemas y que deben ser utilizados con precaución y buen criterio.
Problemas que pueden solucionar los patrones de diseño
Antes de crear un patrón de diseño, es importante identificar el problema que deseas solucionar. Algunos problemas comunes que se pueden solucionar con los patrones de diseño son:
- Crear una instancia de una clase en tiempo de ejecución sin conocer su tipo exacto.
- Combinar diferentes comportamientos en una sola clase.
- Cambiar el comportamiento de un objeto en tiempo de ejecución sin modificar su código fuente.
Estructuras más complejas
Los patrones de diseño pueden ayudarte a crear estructuras de clases más complejas. Por ejemplo, el patrón Composite te permite diseñar estructuras en forma de árbol, donde cada elemento puede contener otros elementos y así sucesivamente. Esto es útil cuando deseas construir una estructura jerárquica y permitir que los objetos individuales sean tratados de la misma manera que las estructuras complejas.
Patrones de diseño que se pueden cambiar
Es importante recordar que los patrones de diseño no son rígidos y pueden ser modificados según sea necesario. Por ejemplo, es posible cambiar un patrón de diseño de clase a otro sin afectar el funcionamiento del programa. Esta flexibilidad es muy importante, ya que permite adaptar el diseño del software a medida que cambian los requisitos del proyecto.
Cómo implementar patrones de diseño en tu desarrollo
La implementación de patrones de diseño en el desarrollo de videojuegos es fundamental. En esta sección, se describirá cómo usar patrones de diseño en tu desarrollo.
Uso de patrones en el desarrollo de videojuegos
Los patrones de diseño pueden ser utilizados en el desarrollo de videojuegos para resolver problemas comunes de manera estandarizada. Por ejemplo, el patrón de diseño Factory Method puede ser utilizado para crear distintos objetos que comparten características similares en el juego, como armas, personajes o enemigos. El patrón Singleton puede ser utilizado para asegurarse de que sólo exista una instancia de un objeto específico. Estos patrones de diseño pueden ayudar a simplificar el código y a mejorar la calidad del mismo.
Puedes cambiar el patrón de diseño de una clase
Es importante tener en cuenta que un patrón de diseño puede cambiar en el transcurso del desarrollo del videojuego. Siempre es posible cambiar el patrón de diseño de una clase por otro. Por lo tanto, es importante tener un buen conocimiento de cada patrón de diseño para elegir el más adecuado y cambiarlo en caso de que se necesite.
Patrones de diseño reutilizables en el desarrollo de software orientado a objetos en general
Los patrones de diseño utilizados en el desarrollo de videojuegos, pueden ser reutilizados en el desarrollo de software orientado a objetos en general. Los patrones de diseño creacionales, de comportamiento y estructurales pueden ser utilizados en el desarrollo de todo tipo de software que utilize programación orientada a objetos. Algunos de estos patrones son muy comunes en el desarrollo de aplicaciones para móviles y web, y pueden ser utilizados para mejorar la calidad del código.
- Recuerda que los patrones de diseño son herramientas fundamentales en la programación orientada a objetos que permiten resolver problemas recurrentes y estandarizar el código, haciéndolo más comprensible.
- Es importante usar patrones de diseño con cabeza y sentido común, sin aplicarlos sin una buena razón y siempre teniendo en cuenta que se pueden migrar a cualquier motor, sistema o lenguaje.
- Existen diferentes recursos para aprender más acerca de patrones de diseño, tales como el libro ‘Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software’ y otros materiales gratuitos disponibles en línea.
Libros recomendados y otros recursos
Libro ‘Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software’
Uno de los libros más recomendados sobre patrones de diseño es ‘Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software’. Este libro fue escrito por cuatro autores, Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson y John Vlissides, también conocidos como ‘Gang of Four’ (GoF). Este libro es considerado un clásico en la programación orientada a objetos y se centra en 23 patrones de diseño básicos. Algunas de las características principales de este libro son:
- Ofrece una introducción sobre las estructuras de patrones de diseño y cómo funcionan.
- Cada patrón de diseño está explicado detalladamente con código ejemplar.
- Pretende que los patrones de diseño sean reutilizables para cualquier lenguaje de programación orientado a objetos.
- Se centra en la aplicación de patrones de diseño a problemas concretos.
Otros recursos para aprender más acerca de patrones de diseño
Existen otros muchos recursos y opciones para aprender más acerca de patrones de diseño, tales como:
- Cursos en línea: existen muchos sitios en línea que ofrecen cursos gratuitos y de pago sobre patrones de diseño.
- Documentación en línea: existen numerosos sitios web que ofrecen información gratuita acerca de patrones de diseño.
- Diferentes puntos de vista sobre patrones de diseño: hay diferentes formas de aprender acerca de patrones de diseño, siendo el libro ‘Design Patterns’ una de las más populares.
- Programadores experimentados: es importante aprender de la experiencia de programadores experimentados para conocer cómo aplican los diferentes patrones de diseño en la práctica.
