Introducción
La metodología RPM presentada por C. Larman presupone una estructura de tres capas que es típica de los Sistemas de Información. Estas tres capas son:
- La capa de la Presentación
Esta capa reúne todos los aspectos del software que tiene que ver con las interfaces y la interacción con los diferentes tipos de usuarios humanos Estos aspectos típicamente incluyen el manejo y aspecto de las ventanas, el formato de los reportes, menúes, gráficos y elementos multimedia en general.
- La capa del Dominio de la Aplicación
Esta capa reúne todos los aspectos del software que tienen que automatizan o apoyan los procesos de negocio que llevan a cabo los usuarios. Estos aspectos típicamente incluyen las tareas que forman parte de los procesos, las reglas y restricciones que aplican. Esta capa también recibe el nombre de la capa de la Lógica de la Aplicación.
- La capa del Repositorio
Esta capa reúne todos los aspectos del software que tienen que ver con el manejo de los datos persistentes, por lo que también se le denomina la capa de las Bases de Datos).
RPM toca muy superficialmente los problemas asociados al desarrollo de una capa de Presentación. Menciona que es conveniente usar un enfoque de prototipaje y que pueden ser útiles los casos reales de uso; sin embargo no proporciona métodos, principios o lineamientos metodológicos que apoyen el desarrollo de una metáfora de diseño para la interfaz, el diseño lógico de la presentación o su diseño físico.
RPM tampoco proporciona muchas luces sobre el desarrollo de la capa del Repositorio y tiende a subestimar su complejidad.
Una vez elaborado el Modelo de Uso, RPM recomiendo seguir con actividades de análisis de requerimientos. Para ello se elabora un Modelo Conceptual, en el cual se busca identificar los conceptos importantes del dominio de la aplicación, abstrayendo todo lo que puedan ser mecanismos o conceptos propios de un diseño o de una implementación. Así, en el ejemplo de un Sistema de Punto de Venta, nos interesan los conceptos como Venta, Recibo, Efectivo, Cheque, Impuesto que tienen que ver con los procesos de negocio que se están apoyando y no nos interesan conceptos como Menú, Ventana, Tabla relacional, Consulta a Base de Datos que tienen que ver con cómo mejor implementar los conceptos del negocio. La mayoría de estos elementos de un Modelo Conceptual terminan agrupándose naturalmente en la capa del Dominio de la Aplicación.
Este enfoque de RPM termina por sesgar la metodología hacia el desarrollo de la capa del Dominio de la Aplicación, y en la práctica, tiende a hacer presuponer que el desarrollo de las otras capas se puede ajustar al diseño de la capa del Dominio de Aplicación, lo cual no es siempre el caso, incluso dentro del ámbito de los Sistemas de Información.
Antes de estudiar el Modelo Conceptual, nos conviene aclarar qué es una arquitectura de capas, su importancia e implicaciones, para tener mayor claridad en los riesgos que corremos al adoptar una metodología como RPM.
Arquitectura de Capas
- Preguntar qué conocen por arquitectura de capas (en Sistemas de Operación, Redes de Computadores...).
§ Nos limitaremos a manejar la noción de arquitectura como una forma de estructurar los elementos de un software.
§ En toda arquitectura de capa los elementos agrupados en una misma capa pueden comunicarse entre si; pero existen variantes en cuanto a las comunicaciones permitidas entre elementos de capas diferentes:
- Arquitectura top-down de capas:
Los elementos de una capa i+1 pueden enviar solicitudes de servicio a elementos de la capa inferior i. Típicamente se produce una cascada de solicitudes, es decir para satisfacer una solicitud a una capa i+2, ésta requiere enviar varias solicitudes a la capa i+1; cada una de estas solicitudes a la capa i+1 genera a su vez un conjunto de solicitudes a la capa i y así sucesivamente. Una arquitectura top-down es laxa (o no estricta) si los elementos de una capa i+1 pueden enviar solicitudes de servicio directamente a un elemento de cualquiera de las i capas inferiores.
- Arquitectura bottom-up de capas:
Cada elemento de una capa i puede notificar a elementos de la capa superior i+1 de que ha ocurrido algún evento de interés (ej. manejadores de dispositivos). La capa i+1 puede juntar varios eventos antes de notificar a su vez an elemento de la capa i+2. Una arquitectura bottom-up tambien puede ser no estricta si el elemento de la capa i puede notificar a cualquier elemento de cualquier capa superior a la capa i.
- Arquitectura bidireccional de capas
En su forma más común involucra dos pilas de N capas que se comunican entre si. El ejemplo más conocido es el de los protocolos en Redes de Computadores.
Al implementar una arquitectura top-down de capas, se deben tomar en cuenta los siguientes factores:
- ¿Cuál es el criterio de abstracción para agrupar servicios/clases en una capa?
Mencionar el criterio Presentación-Dominio de Aplicación-Repositorio de Sistemas de Información.
- Determinar el número de capas
En términos simplistas, a más capas más flexibilidad pero menor desempeño. [Discutir]
- Típicamente las capas más internas ofrecen menos servicios.
Esto ayuda la reutilización de capas ("pirámide invertida de reuso").
- El grado de encapsulamiento de las capas.
A mayor encapsulamiento, menor dependencia externa sobre la estructura de una capa.
- Estructura interna de cada capa.
- ¿Cuánta información pasar de una capa a otra?
Tomemos el caso de la arquitectura top-down. Es muy posible que, de acuerdo con el tipo de servicio solicitado, la capa inferior requiera una cantidad de información variable. En un modelo puro "empujado" (push), la capa superior está obligada a enviarle toda la información que pueda llegar a hacerle falta a la capa inferior en la solicitud.
Esto no siempre es posible (piense por ejemplo en una solicitud de servicio a una base de datos que no logra completarse por estar fuera de línea. ¿Qué se hace: reintentar, abandonar, usar una fuente alterna?).
En el modelo contrario, "halado" (pull o por demanda), la capa inferior solicita mayor información sólo si le hace falta --¿pero de quién la pida? El modelo de solicitudes top-down presupone un invocador anónimo y un invocado conocido.
La solución la proporciona el patrón Editorial-Suscriptor (Publish-Subscribe) que encapsula la idea del callback. Este patrón de diseño lo estudiaremos más adelante.
- Diseñe la estrategia de manejo de errores. Este es un aspecto que es frecuentemente obviado, aunque tiene impacto fuerte tanto en el tiempo de procesamiento como en el esfuerzo de programación. Típicamente se recomienda manejar el error en el nivel que lo descubrió, si esto no es posible, dejar que lo resuelva la capa más arriba, pero generalmente abstrayendo el tipo de error para que sea comprensible en término de los servicios de la capa superior.
Todo patrón tiene ventajas y desventajas: en el caso de la arquitectura de capas ya las hemos mencionado [dejar que los estudiantes las resuman]:
- Ventajas
- Reutilización de capas;
- Facilita la estandarización
- Dependencias se limitan a intra-capa
- Contención de cambios a una o pocas capas
- Desventajas
- A veces no se logra la contención del cambio y se requiere una cascada de cambios en varias capas;
- Pérdida de eficiencia;
- Trabajo innecesario por parte de capas más internas o redundante entre varias capas;
- Dificultad de diseñar correctamente la granularidad de las capas.
Existen tres propuestas de arquitecturas de capas para Sistemas de Información, donde las capas a veces reciben el nombre de niveles (en Inglés tiers):
- Arquitectura de dos capas;
- Arquitectura de tres capas;
- Arquitectura de cuatro capas.
Dos capas
En la actualidad muchos sistemas de información están basados en arquitecturas de dos capas, denominadas:
- Nivel de aplicación;
- Nivel de la base de datos.
Existen herramientas de amplio uso que presuponen esta estructura (p. ej. Visual Basic + Access/SQL server). Estas arquitecturas fueron las primeras en aprovecharse de la estructura cliente-servidor (aplicación en los clientes, base de datos como servidor). Las desventajas de dos niveles son bien conocidas:
- El nivel de las aplicaciones se recargan, entremezclando aspectos típicos del manejo de la interfaz con las reglas del negocio;
- Las reglas del negocio quedan dispersas entre el nivel de aplicación y los "stored procedures" de la base de datos;
- La aplicación queda sobrecargada de información de bajo nivel si hay que extraer los datos de varias bases de datos, posiblemente con estructuras diferentes.
- El nivel de aplicación puede ser demasiado pesado para el cliente.
Tres capas
Por estas razones, existe una fuerte y bien avanzada tendencia a adoptar una arquitectura de tres capas:
- Aplicación [ojo!]
- Dominio de la aplicación;
- Repositorio.
La mayoría de estos sistemas buscan conservar la tecnología de BD relacional para la capa del repositorio e introducir la tecnología OO para el dominio de la aplicación. Para la capa de presentación existe una pelea entre tecnología HTML (Java-enabled) vs. generadores GUI.
¿Qué contiene el dominio de la aplicación? En terminología más clásica de BD los tres niveles pueden equipararse, a grosso modo, con:
- Esquema externo;
- Esquema conceptual;
- Esquema interno o de almacenamiento.
La ventaja es que ahora la aplicación puede describirse únicamente en relación a la semántica de la aplicación, sin tener que preocuparse sobre cómo está implementado ese dominio (ubicación y estructura física de la data).
****Un punto interesante es dónde ubicar el nivel del dominio de la aplicación, ¿en el lado del cliente o en el lado del servidor? Hay ventajas y desventajas asociadas con cada alternativa, al estudiante interesado le recomiendo el excelente análisis del Fowler (sección 12.2.1, vp. 243-245).
Cuatro capas
Los desarrollos más recientes empiezan a experimentar con una capa adicional (para 2000 no había visto evidencia de esto en Venezuela):
- Presentación;
- Aplicación;
- Dominio de la aplicación;
- Repositorio
La idea básica es separar todo lo que es programación GUI de la aplicación per se (y por ende tiende a usar frameworks para GUI como MFC). El nivel de la presentación no hace cálculos, consultas o actualizaciones sobre el dominio --de hecho nisiquiera tiene visibilidad sobre la capa del dominio. La capa de la aplicación es la encargada de accesar la capa del dominio, simplificar la información del dominio convirtiéndolo a los tipos de datos que entiende la interfaz: enteros, reales, cadenas de caracteres, fecha y clases contenedoras (container, collection).
Una forma de organizar esta nueva capa de la aplicación es considerarla una fachada al dominio. Cada aplicación presenta una fachada diferente (y simple) del dominio a la interfaz. Las ventajas de las cuatro capas se encuentra nuevamente en el texto de Fowler(sección 12.3.1, vp. 249-250). En la sección siguiente del mismo texto se argumenta que el patrón Proxy puede aplicarse a la capa de la aplicación, de forma de tener una parte de la capa en el cliente y otra en el servidor. Los detalles pueden consultarse allí.
Finalmente resulta interesante discutir el acoplamiento entre la capa del dominio y la capa del repositorio. Por falta de tiempo, prefiero posponer este acoplamiento hasta la próxima clase.
***De hecho, en el libro de Larman el diagrama de clases que se presenta como parte del modelo conceptual es el diagrama conceptual del dominio de la aplicación.
