Definiciones Básicas#
Objetivo#
Entender los conceptos fundamentales del diseño de software, incluyendo la definición de modelos, sistemas, y sistemas de información. Se discutirá la importancia del diseño de software, los problemas comunes que se enfrentan, y se explorarán ejemplos prácticos en Java para ilustrar estos conceptos.
1. Definiciones Básicas#
1.1 ¿Qué es el Diseño de Software?#
Hay muchas definiciones de diseño de software, cada una con un enfoque diferente. La palabra diseño es a la vez verbo y sustantivo, lo que aumenta la ambigüedad, ya que puede referirse tanto a un proceso (diseñar) como al resultado de este proceso (un diseño). La definición práctica de diseño de software (el proceso) es la construcción de abstracciones de datos y computación y la organización de estas abstracciones en una aplicación de software funcional. Al principio puede parecer demasiado restrictivo, pero si tenemos en cuenta todo lo que puede significar el término abstracción (variables, clases, objetos, etc.), vemos que tenemos bastante flexibilidad para interpretar lo que significa el diseño de software.
Espacio de Diseño#
En la práctica, el proceso de diseño consiste esencialmente en tomar decisiones. ¿Usamos una lista o una pila? ¿Qué servicios debe ofrecer esta interfaz? ¿Dónde debe gestionarse el error? Considerar el diseño como una toma de decisiones nos lleva al concepto de espacio de diseño. Un espacio de diseño puede imaginarse como un espacio geométrico n-dimensional en el que cada dimensión corresponde a un atributo de calidad del diseño. Los atributos típicos de la calidad del diseño de software son la comprensibilidad, la reutilización y la facilidad de implementación. Dentro de este espacio de diseño, cada decisión de diseño específica (o conjunto coherente de decisiones) corresponde a una coordenada en el espacio que representa la consecuencia de la decisión.
Figura 1 Soluciones posibles vs aceptables.#
Otros factor importante esw la robustez (resistencia a los errores).
1.2 ¿Qué es un modelo?#
Un modelo es una representación abstracta y simplificada de un sistema o proceso real. Los modelos se utilizan para entender, analizar y predecir el comportamiento de sistemas complejos sin necesidad de trabajar directamente con el sistema real.
Ejemplo
En Java, una clase que representa una entidad del mundo real, como un Empleado, es un modelo. Contiene atributos como nombre, edad, salario, y métodos para manipular estos datos.
1.3 ¿Qué es diseño de software?#
El diseño de software es el proceso de definir la arquitectura, los componentes, las interfaces y otros aspectos de un sistema de software. Este proceso es crucial para garantizar que el software sea eficiente, mantenible y cumpla con los requisitos del usuario.
Ejemplo
Diseñar un sistema que gestione las operaciones de una biblioteca. Aquí, el diseño incluye la definición de las clases Libro, Usuario, Préstamo, y sus interacciones.
1.4 ¿Qué es un sistema?#
Un sistema es un conjunto de componentes interrelacionados que trabajan juntos para lograr un objetivo común. En informática, un sistema puede ser un conjunto de software y hardware que interactúan para realizar una tarea específica.
Ejemplo
Un sistema de gestión de inventarios en un almacén, que incluye bases de datos, aplicaciones de software y dispositivos de hardware.
1.5 ¿Qué es un sistema de información?#
Un sistema de información es un tipo de sistema que recopila, procesa, almacena y distribuye información para apoyar la toma de decisiones y el control en una organización.
Ejemplo
Un sistema de gestión académica que maneja los datos de estudiantes, cursos, y calificaciones.
2. Problemas en el Diseño de Software#
2.1 Complejidad#
El software es inherentemente complejo, y a medida que los sistemas crecen, su complejidad aumenta, lo que hace más difícil su mantenimiento y evolución.
Ejemplo
Un sistema de comercio electrónico que necesita integrar pasarelas de pago, gestión de inventarios, y servicio al cliente. La complejidad radica en garantizar que todos estos subsistemas funcionen correctamente y se integren bien.
2.2 Escalabilidad#
Diseñar software que pueda crecer en capacidad para manejar más usuarios, transacciones, o datos es un reto significativo.
Ejemplo
Un sitio web de noticias que debe manejar picos de tráfico durante eventos importantes. Si no está bien diseñado, el sistema podría fallar bajo alta carga.
2.3 Mantenibilidad#
El software debe ser fácil de modificar y mejorar. Un diseño deficiente puede llevar a un «código espagueti», donde el código está tan entrelazado que es difícil de entender y cambiar.
Ejemplo
Si el código de un sistema de nómina no está bien estructurado, agregar una nueva regla de cálculo de impuestos podría requerir cambios en múltiples lugares, aumentando el riesgo de errores.
2.4 Seguridad#
Los sistemas de software deben estar diseñados para resistir ataques y proteger la integridad y confidencialidad de los datos.
Ejemplo
Un sistema bancario que debe proteger las transacciones financieras y los datos de los clientes frente a accesos no autorizados.
2.5 Otros#
Falta de documentación: Sin una adecuada documentación, mantener y evolucionar el software se vuelve difícil.
Incompatibilidad de requisitos: A veces, los requisitos pueden ser conflictivos o cambiantes, lo que complica el proceso de diseño.
3. Discusión#
¿Cómo influyen los problemas mencionados en el éxito de un proyecto de software? Reflexiona sobre un proyecto en el que has trabajado y cómo el diseño afectó el resultado.
4. Ejercicios#
Taller 1
1. Identificación de Modelos en Sistemas Reales
Instrucciones:
Describir el Modelo: Elige un sistema de software con el que estés familiarizado (por ejemplo, una aplicación bancaria, un sistema de gestión de estudiantes, o una tienda en línea).
Identificar Clases: Define al menos tres clases que formarían parte del modelo de este sistema. Describe brevemente los atributos y métodos de cada clase.
Relacionar Clases: Explica cómo estas clases interactúan entre sí dentro del sistema.
Diagrama UML: Dibuja un diagrama UML de clases que represente el modelo.
Ejemplo
Para una tienda en línea, las clases podrían ser Producto, Cliente, y Orden. Describe cómo Cliente puede realizar una Orden que contiene múltiples Productos.
2. Problemas Comunes en el Diseño de Software
Lee un caso de estudio sobre un proyecto de software que enfrentó problemas debido a un mal diseño (puedes utilizar ejemplos reales o ficticios). Identifica y analiza los problemas de diseño que llevaron al fracaso o a los desafíos en el proyecto.
Tareas:
Identifica los problemas de diseño en el caso de estudio.
Propón soluciones alternativas que podrían haberse implementado.
Reflexiona sobre cómo estos problemas pueden evitarse en futuros proyectos.
3. Diseño de un Sistema de Información
Diseña un sistema de información para una pequeña biblioteca que permita gestionar préstamos de libros, devoluciones, y el registro de usuarios. Define las clases necesarias y cómo interactuarán entre sí.
Tareas:
Define las clases
Libro,Usuario,Préstamo, y cualquier otra que consideres relevante.Especifica los métodos que cada clase deberá implementar.
Describe cómo las clases interactuarán para gestionar un préstamo de libro.
Dibuja un diagrama UML para visualizar el sistema de información.
4. Análisis y Diseño de un Sistema
Dado un conjunto de requisitos, diseña un sistema para gestionar un pequeño supermercado. El sistema debe permitir la gestión de productos, clientes, y ventas.
Tareas:
Define las clases necesarias (
Producto,Cliente,Venta, etc.).Especifica las relaciones entre las clases.
Desarrolla un diagrama UML para representar el diseño del sistema.
Escribe pseudocódigo para un método que permita realizar una venta y actualizar el inventario.
Conclusión#
El diseño de software es un pilar fundamental en la ingeniería de software, ya que define la estructura y el comportamiento de los sistemas que desarrollamos. A través de esta clase, hemos explorado conceptos clave como modelos, sistemas, y sistemas de información, así como los problemas comunes que pueden surgir durante el diseño de software. Estos conceptos no solo son teóricos, sino que tienen un impacto directo en la calidad, mantenibilidad y escalabilidad del software que construimos.
Al comprender y aplicar correctamente estos principios, estarás mejor preparado para enfrentar los desafíos que surgen en la creación de sistemas complejos. Un buen diseño de software no solo facilita el desarrollo inicial, sino que también asegura que el sistema pueda adaptarse y evolucionar con el tiempo, ofreciendo un valor sostenible y duradero.
Es esencial recordar que el diseño de software es un proceso iterativo, en el que aprenderás y mejorarás con la práctica y la experiencia. Cada decisión de diseño que tomes tiene implicaciones significativas para el futuro del proyecto, por lo que es crucial abordarlo con cuidado, considerando tanto las necesidades actuales como las posibles exigencias futuras.
Con este conocimiento como base, estarás mejor equipado para diseñar soluciones de software que no solo funcionen hoy, sino que también puedan crecer y adaptarse en el futuro.