Cuáles son los patrones de diseño de software

Los patrones de diseño de software, o design patterns, son soluciones probadas y reutilizables para los problemas que aparecen con frecuencia al programar. Funcionan como plantillas que el desarrollador adapta a cada proyecto, lo que reduce errores, ahorra tiempo y mejora la calidad del código sin tener que reinventar la solución cada vez.

Qué son los design patterns

Los patrones de diseño de software son plantillas que sirven para resolver problemas que surgen de forma habitual en la programación y el desarrollo de software. Se trata de soluciones probadas en multitud de situaciones, lo que verifica que son una respuesta óptima y evita tener que buscar desde cero la salida a inconvenientes comunes. En lugar de improvisar, el programador parte de un esquema contrastado y lo adapta a su caso.

Los design patterns surgieron con el auge de la programación orientada a objetos, como forma de afrontar los problemas recurrentes en el desarrollo de aplicaciones informáticas. Una de sus grandes ventajas es que, al aplicarlos, salen a la luz durante el desarrollo problemas que no se aprecian a simple vista, lo que permite tomar medidas a tiempo y evitar que se conviertan en fallos mucho más graves en fases avanzadas del proyecto.

Tipos de patrones de diseño de software

La referencia clásica en esta materia es el libro de 1994 Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software, que recoge 23 patrones de diseño distintos divididos en tres grandes grupos: creacionales, estructurales y de comportamiento.

1. Patrones creacionales (Creational Patterns)

Se centran en cómo se crean e instancian los objetos, de modo que el código sea flexible y no dependa de la forma concreta en que se construyen. Dentro de este grupo se recogen cinco patrones:

• Abstract Factory: crea familias de objetos relacionados sin especificar sus clases concretas.
• Builder: construye objetos complejos paso a paso, separando la construcción de su representación.
• Factory Method: delega en las subclases la decisión de qué objeto crear.
• Prototype: genera nuevos objetos clonando una instancia ya existente.
• Singleton: garantiza que una clase tenga una única instancia con un punto de acceso global.

2. Patrones estructurales (Structural Patterns)

Se ocupan de la relación y la composición entre clases y objetos, es decir, de cómo se combinan las distintas piezas para formar estructuras más grandes manteniendo la flexibilidad. Este grupo reúne siete patrones:

• Adapter: permite que interfaces incompatibles trabajen juntas.
• Bridge: separa una abstracción de su implementación para que evolucionen por separado.
• Composite: organiza objetos en estructuras de árbol y los trata de forma uniforme.
• Decorator: añade funcionalidades a un objeto de forma dinámica, sin modificar su clase.
• Facade: ofrece una interfaz sencilla a un subsistema complejo.
• Flyweight: comparte datos comunes entre muchos objetos para ahorrar memoria.
• Proxy: actúa como intermediario que controla el acceso a otro objeto.

3. Patrones de comportamiento (Behavioral Patterns)

Resuelven problemas relacionados con el comportamiento del software y la comunicación entre objetos, simplificando procesos de control que, de otro modo, resultarían complejos. Existen once patrones de comportamiento:

• Chain of Responsibility: pasa una petición por una cadena de manejadores hasta que uno la atiende.
• Command: encapsula una petición como un objeto, lo que permite deshacerla o encolarla.
• Interpreter: define cómo evaluar las frases de un lenguaje propio.
• Iterator: recorre los elementos de una colección sin exponer su estructura interna.
• Mediator: centraliza la comunicación entre objetos para reducir dependencias.
• Memento: guarda y restaura el estado de un objeto sin romper su encapsulación.
• Observer: avisa automáticamente a varios objetos cuando otro cambia de estado.
• State: permite que un objeto cambie su comportamiento según su estado interno.
• Strategy: define una familia de algoritmos intercambiables en tiempo de ejecución.
• Template Method: define el esqueleto de un algoritmo y deja algunos pasos a las subclases.
• Visitor: añade operaciones nuevas a una estructura de objetos sin modificarla.

Ventajas de los patrones de diseño

Aplicar design patterns aporta numerosos beneficios a la hora de abordar el desarrollo de un programa o de una aplicación web. Estos son los más destacados.

Ahorro de tiempo

Disponer de una guía o plantilla para afrontar problemas habituales ahorra mucho tiempo y esfuerzo. Esos inconvenientes se resuelven de forma sencilla con un patrón, sin necesidad de dedicar horas a diseñar una solución propia. El resultado es una reducción de los plazos de entrega al cliente final.

Reducción de los costes de desarrollo

Al reutilizar soluciones ya probadas, se acortan las fases de trabajo y se evita repetir esfuerzos. Menos tiempo de desarrollo y menos errores se traducen, de forma directa, en un menor coste del proyecto.

Código más legible y comprensible

Con un patrón de diseño resulta mucho más sencillo leer y entender el código de una aplicación o sitio web, sobre todo para otros programadores. El trabajo cooperativo se facilita, ya que el patrón crea convenciones comunes que todo el equipo conoce y comparte.

Mayor calidad de los programas

La productividad aumenta de forma notable cuando se siguen patrones de diseño, y la calidad del producto final también. Esto se debe a que se cometen menos errores habituales, se dispone de más tiempo para resolver los problemas realmente complejos y se acortan los tiempos entre fases, lo que permite realizar un mayor número de pruebas o tests.

Del código a la puesta en producción

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Preguntas frecuentes

¿Cuántos patrones de diseño de software existen?

La referencia clásica describe 23 patrones, repartidos en tres grupos: cinco creacionales, siete estructurales y once de comportamiento. Con el tiempo han surgido otros, pero estos 23 siguen siendo la base que estudia la mayoría de los desarrolladores.

¿Para qué sirven los patrones de diseño?

Sirven para resolver problemas recurrentes de programación con soluciones ya probadas. Permiten reutilizar código, reducir errores, ahorrar tiempo y dinero, y crear programas más legibles y de mayor calidad.

¿Hay que usar siempre un patrón de diseño?

No es obligatorio. Los patrones son herramientas que conviene aplicar cuando encajan con el problema que se quiere resolver. Forzar un patrón donde no aporta valor puede complicar el código en lugar de simplificarlo; la clave es elegir el adecuado para cada situación.