Olá estudante! Que bom que você continua comigo nesta disciplina de Programação de Desenvolvimento de Sistemas. Depois de aprender sobre projetos, análise de requisitos de sistema e modelagem UML meu objetivo agora é lhe apresentar Frameworks para desenvolvimento de sistemas multicamadas. Estes Frameworks são conjuntos de ferramentas, bibliotecas, padrões e diretrizes que auxiliam os desenvolvedores a criar e organizar sistemas de software que são divididos em várias camadas ou níveis. Essas camadas normalmente incluem a camada de apresentação (interface do usuário), a camada de lógica de negócios e a camada de acesso a dados.
Com a utilização destes frameworks, você tem a sua disposição uma estrutura sólida para separar essas diferentes responsabilidades, promovendo a modularidade, a reutilização de código e a manutenção mais fácil. Pois, eles ajudam a evitar a mistura de código relacionado a diferentes aspectos do sistema, o que pode resultar em um software mais organizado, escalável e de alta qualidade. Venha comigo e apresentarei todo esse “universo” e suas vantagens!
Imagine que você está desenvolvendo um aplicativo web ambicioso que precisa lidar com uma grande quantidade de dados, processos complexos e uma interface de usuários elegante. À medida que você começa a escrever o código, percebe rapidamente que as diferentes partes do aplicativo estão se misturando e se entrelaçando, tornando o código difícil de entender e modificar. Além disso, você está constantemente lidando com questões de segurança, autenticação e gerenciamento de fluxo de dados.
Nesta situação é onde um framework para desenvolvimento de sistemas multicamadas entra em jogo, oferecendo soluções para uma série de problemas. Vou compartilhar com você um dos principais problemas/desafios enfrentados no desenvolvimento de sistemas complexos: a separação de responsabilidades.
Manter a separação entre a interface do usuário, a lógica de negócios e o acesso de dados, é fundamental. Sem uma estrutura organizada, você poderá acabar com partes do código que fazem muitas coisas diferentes e dificultando a manutenção e expansão do sistema. No entanto, um framework multicamadas resolve esse problema, pois promove a separação de responsabilidades, que por sua vez, mantêm as diferentes partes do aplicativo isoladas e bem definidas! Continue comigo e verá no próximo item um exemplo dessa ajuda!
Nesta lição irei apresentar o case fictício sobre a Empresa E-Commerce Tech Solutions que é uma startup que deseja revolucionar a experiência de compras online, criando uma plataforma de e-commerce altamente escalável e personalizada. Eles têm uma visão clara de como querem que a interface do usuário seja. Procuram por algo elegante e intuitivo, enquanto garantem que a lógica de negócios e a segurança do sistema sejam de alto nível. Para lidar com esses desafios, eles decidem então usar um framework multicamadas.
A equipe de desenvolvimento, em posse do framework escolhido passou por algumas etapas devidamente organizadas como:
Camada de Apresentação (interface do usuário).
Camada de lógica de negócios.
Camada de acesso a dados.
Segurança e autenticação.
Escalabilidade.
Com o uso do framework multicamadas, a empresa E-Commerce Tech Solution conseguiu desenvolver e lançar sua plataforma de e-commerce com sucesso! Eles alcançaram uma interface de usuário impressionante, uma lógica de negócios sólida, alta segurança e uma base para a escalabilidade futura. Tudo isso atraiu rapidamente muitos clientes e a empresa recebeu muitos elogios pela experiência de compra excepcional que oferece.
Portanto, nesse exemplo, podemos notar como o uso do framework multicamadas permitiu que a equipe se concentrasse na inovação e na diferenciação, em vez de se perder em problemas técnicos complexos. Como consequência positiva, a empresa conseguiu criar uma plataforma que atendeu as necessidades do usuário, garantindo muitos clientes e, além disso, uma experiência com um alto nível de segurança.
No item Objetivo Programático desta lição, vimos de forma introdutória o que é um framework em sua essência e/ou por definição. No item citado, você compreendeu que um framework para desenvolvimento de sistemas multicamadas são conjuntos de ferramentas, bibliotecas, padrões e diretrizes que auxiliam os desenvolvedores a criar e organizar sistemas de software que são divididos em várias camadas ou níveis. Outra visão seria a de Gomes (2013 apud Pressman 2004) que define framework como uma mini arquitetura reusável, que fornece a estrutura e comportamentos genéricos para uma família de abstrações de software dentro de um contexto específico.
Em essência, um framework disponibiliza uma arquitetura e funcionalidades que são genéricas para a maioria dos softwares. Isso resulta em uma produtividade enorme, pois ao instalar e preparar um projeto com a utilização do framework, basicamente você já está pronto para pensar nas regras do negócio do projeto em si e não em estruturas de login, banco de dados etc.
Toda essa separação, dita nos parágrafos anteriores, pode ser conceitualizada através dos seguintes aspectos, este que veremos a seguir.
A separação de responsabilidades é um princípio de design e arquitetura de software que visa dividir as diferentes funcionalidades de um sistema em partes distintas e bem definidas. Cada parte, ou “responsabilidade”, é atribuída a um componente específico do sistema, de modo que cada componente seja responsável por um aspecto específico da funcionalidade global. Isso facilita a manutenção, a expansão e a compreensão do sistema como um todo.
Ela busca evitar, principalmente, a mistura de lógica e funcionalidades distintas em um único componente ou camada do sistema, o que pode resultar em código complexo, difícil de entender e difícil de manter. Ao dividir as responsabilidades de forma clara e coesa, os desenvolvedores podem trabalhar em partes específicas do sistema sem interferir em outras áreas, o que leva a uma melhor organização do código e a um desenvolvimento mais eficiente.
Em uma arquitetura de software que adota o princípio da Separação de Responsabilidades, as camadas referem-se a diferentes níveis ou componentes do sistema, cada um deles com um conjunto específico de responsabilidades bem definidas. Cada camada desempenha um papel crucial na organização e no funcionamento eficiente do sistema como um todo. Veja as camadas típicas e seus papéis na Separação de Responsabilidades:
Camada de Apresentação (Interface do Usuário): Responsável por interagir diretamente com o usuário final. Exibe informações ao usuário e recebe entradas, como cliques, toques ou inserções de texto. Funcionalidades típicas: Renderização de interfaces gráficas, exibição de páginas da web e coleta de entradas do usuário.
Camada de Lógica de Negócios (Controle): Contém a lógica central do sistema. Ela processa os dados, aplica regras de negócio, toma decisões e coordena as ações das outras camadas. Funcionalidades típicas: Validação de entradas, aplicação de regras de negócio, orquestração de fluxos de trabalho.
Camada de Acesso a Dados (Modelo): Lida com a manipulação e o gerenciamento dos dados. Ela se comunica com a fonte de dados, que pode ser um banco de dados, um sistema de arquivos ou serviços externos. Funcionalidades típicas: Consulta e atualização de banco de dados, acesso a APIs externas e manipulação de dados .
Ainda no contexto da Separação de Responsabilidades em camadas, é importante destacar a relevância dos padrões e convenções que desempenham um papel fundamental no desenvolvimento de sistemas bem organizados e de fácil manutenção. Esses padrões e convenções estabelecem diretrizes claras para a estrutura e organização das camadas, promovendo uma abordagem consistente e coerente no desenvolvimento de softwares. Alguns padrões e convenções são:
MVC
Este é um dos padrões mais amplamente adotados na separação de responsabilidades em camadas. A Arquitetura Model-View-Controller (MVC) divide o sistema em três componentes principais, onde:
O Model representa os dados e as regras de negócio, cuidando da lógica relacionada aos dados e ao processamento.
A View trata da apresentação dos dados para o usuário, exibindo informações e interagindo com o usuário.
O Controller atua como intermediário entre o Model e a View, recebendo as solicitações do usuário, processando-as e atualizando o Model ou a View conforme necessário.
MVVM
O padrão arquitetural MVVM (Model-View-ViewModel) é amplamente utilizado em aplicativos de interface do usuário, abrangendo desde aplicações de desktop até aplicações móveis. Este padrão oferece uma organização estruturada que aprimora a clareza e a manutenção do código. A seguir, temos as principais responsabilidades de cada componente do MVVM:
O Model representa os dados e a lógica de negócios da aplicação. Ele encapsula os dados do aplicativo e as regras que governam o comportamento da aplicação. Funcionalidades típicas: Armazenamento e gerenciamento de dados, validações e regras de negócio.
A View é responsável pela apresentação dos dados ao usuário e pela interação com o usuário. Ela exibe a interface do usuário e é onde os elementos visuais estão localizados. Funcionalidades típicas: Exibição de elementos visuais, layout e interação com o usuário.
O ViewModel age como um intermediário entre o Model e a View. Ele contém a lógica de apresentação e fornece os dados que a View precisa para ser exibida. Além disso, ele permite que a View se comunique com o Model, apresentando a View desacoplada da lógica de negócios. Funcionalidades Típicas: Preparação de dados para exibição, manipulação de eventos da View e comunicação com o Model.
Os frameworks multicamadas oferecem vários benefícios que contribuem para o desenvolvimento eficiente e organizado de sistemas de software, além da Separação de Responsabilidades, amplamente citada nesta lição. Dentre os benefícios, posso citar alguns:
Reutilização de Código: A separação em camadas permite a reutilização de componentes específicos. A lógica de negócios e o acesso a dados podem ser reutilizados em diferentes partes da aplicação ou mesmo em diferentes projetos.
Manutenção Simplificada: Como as responsabilidades estão claramente definidas em cada camada, a manutenção do sistema se torna mais simples. Mudanças em uma camada geralmente não afetam as outras, desde que as interfaces permaneçam consistentes.
Escalabilidade: Os sistemas multicamadas podem ser dimensionados mais facilmente. Você pode escalar uma camada específica de acordo com as necessidades, como adicionar mais servidores de banco de dados para a camada de acesso a dados.
Testabilidade: A separação de responsabilidades facilita a criação de testes unitários e de integração. Cada camada pode ser testada de forma isolada, garantindo que as funcionalidades individuais estejam funcionando corretamente.
Clareza do Design: Os frameworks tendem a promover um design mais claro e organizado. Isso é particularmente útil para equipes de desenvolvimento, pois permite que os desenvolvedores compreendam rapidamente onde cada parte do código está localizada e qual é a sua finalidade.
Padrões de Desenvolvimento: Frameworks muitas vezes seguem os padrões de desenvolvimento comuns como MVC ou MVVM. Isso facilita o entendimento do código por parte de novos membros da equipe e promove boas práticas de design.
Agilidade e Flexibilidade: A estrutura modular dos sistemas multicamadas permite que você adicione, modifique ou remova componentes com mais facilidade, o que é essencial em ambientes em constante mudança.
Se pudesse resumir os vários benefícios da utilização de frameworks multicamadas, diria que eles fornecem uma abordagem organizada e eficiente para desenvolver sistemas de software, permitindo que equipes de desenvolvimento criem, mantenham e evoluam aplicativos de maneira mais eficaz e sustentável!
Aqui estão alguns exemplos de frameworks multicamadas populares e amplamente utilizados no mercado de desenvolvimento de software:
Django
Linguagem de Programação: Python.
Descrição: Um framework web completo que segue o padrão MVC. Ele inclui um ORM (mapeamento objeto relacional) poderoso, sistema de templates e muitos recursos para desenvolvimento rápido de aplicativos web.
Ruby on Rails
Linguagem de Programação: Ruby.
Descrição: Conhecido por sua produtividade, o Rails também segue o padrão MVC. Ele enfatiza convenções sobre configurações, tornando-o ideal para o desenvolvimento ágil.
Spring Framework
Linguagem de Programação: Java.
Descrição: O Sprint é um framework abrangente para Java, incluindo o Spring MVC para desenvolvimento de aplicativos web. Ele oferece suporte para diferentes abordagens de desenvolvimento multicamadas.
Express.js
Linguagem de Programação: JavaScript (Node.js).
Descrição: Um framework leve para construir aplicativos web em Node.js. Embora não siga o MVC tradicional, permite criar uma estrutura multicamadas facilmente.
Laravel
Linguagem de Programação: PHP.
Descrição: Um framework PHP elegante que segue o padrão MVC. O Laravel é conhecido por sua facilidade de uso e recursos modernos.
Esses são apenas alguns exemplos de frameworks multicamadas disponíveis em várias linguagens de programação. Cada um deles tem suas próprias características e vantagens, portanto, a escolha depende das necessidades do projeto e das preferências, e hard skills – competências técnicas e habilidades específicas – da equipe de desenvolvimento.
Agora que você já conhece sobre o que é um framework multicamadas e quais seus benefícios dentro da criação e manutenção de softwares, sugiro como aplicação desta lição que você pesquise sobre os frameworks mais conhecidos no mercado, escolha um, acesse seu site e siga o passo a passo para criar seu primeiro “hello world” para ter contato na prática com aquilo que você conheceu ao longo desta lição.
Irei informar uma lista com os frameworks mais utilizados e suas respectivas linguagens, fique à vontade para buscar outro de sua preferência ou que já tenha “ouvido falar”, segue a lista:
Laravel: Framework PHP. Clique aqui para acessar.
Spring: Framework Java. Clique aqui para acessar.
Ruby on Rails: Framework Ruby. Clique aqui para acessar.
Django: Framework Python. Clique aqui para acessar.
Web2py: Framework Python. Clique aqui para acessar.
Após a sua escolha, que com certeza partirá de sua preferência pela linguagem de programação, basta que acesse o referido link do “seu” framework para seguir um passo a passo de instalação e a entrada na experiência de construção do seu primeiro “Hello World” no framework. Sinta-se à vontade para escolher e aplicar o conteúdo desta lição! Fiquei curioso para saber qual foi a sua escolha e como será sua experiência!
GOMES, F. Zend Framework componentes poderosos para PHP. 2. São Paulo: ed. Novatec, 2013.