Desenvolvimento Web com Java: Padrões arquiteturais para criação de aplicações robustas e escaláveis
Neste artigo, você encontrará os padrões arquiteturais mais utilizados no mercado para garantir que sua aplicação seja robusta, escalável e de fácil manutenibilidade.
A Evolução dos Padrões Arquiteturais: Superando Desafios no Desenvolvimento de Software
Durante muito tempo, os desenvolvedores enfrentaram problemas como alto acoplamento, baixa coesão, dificuldade de manutenção, escalabilidade limitada, baixa reusabilidade, comprometimento da testabilidade, falta de documentação e vulnerabilidade nas aplicações por falta de padrões arquiteturais bem definidos para o desenvolvimento.
Ao longo dos anos, a comunidade de desenvolvedores passou a identificar e adotar boas práticas para solucionar esses problemas recorrentes. Em 1994, os autores Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson e John Vlissides formalizaram muitos desses padrões com a publicação do famoso livro: "Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software". Se você ainda não leu, fica a dica de leitura essencial para os seus estudos.
Entender a evolução dos padrões arquiteturais é crucial para apreciar sua importância no desenvolvimento de software moderno. Mas, afinal, o que é arquitetura de software?
Mas, o que é Arquitetura de Software ?
Para conceituarmos a Arquitetura de Software podemos pensar na própria arquitetura de edifícios, gosto de utilizar o conceito de Pressman, R. e Maxim, B. (2021) em “Engenharia de Software”:
“Ela é a maneira pela qual os vários componentes do edifício são integrados para formar um todo coeso. É o modo como o edifício se ajusta ao seu ambiente e se integra a outros edifícios da vizinhança. É o grau com que o edifício atende a seu propósito declarado e satisfaz às necessidades de seu proprietário. É o sentido estético da estrutura – o impacto visual do edifício – e a maneira como texturas, cores e materiais são combinados para criar a fachada e o “ambiente de moradia”. É também os pequenos detalhes – o projeto de iluminação, o tipo de piso, o posicionamento de painéis… a lista é interminável. E, por fim, é uma arte.”
Pensando dessa forma nos componentes de software, nos possibilita entender como eles interagem com os demais componentes, e a necessidade de termos uma estrutura definida como base do projeto.
A arquitetura de software cria uma visão geral que ajuda na comunicação entre os participantes do projeto. Ela ressalta, desde o início, as decisões de design que influenciarão significativamente o desenvolvimento subsequente. A arquitetura oferece um modelo compacto que mostra como os componentes do sistema estão organizados e interagem entre si.
Principais padrões arquiteturais utilizados para desenvolvimento web com Java
1. Model-View-Controller (MVC)
O padrão de arquitetura MVC é utilizado quando existem várias maneiras de se visualizar e interagir com dados, ou quando as futuras requisições são desconhecidas.
Esse padrão de arquitetura é dividido em três principais componentes: Model, View e Controller. O “Model” é responsável pelo acesso ao banco de dados e envio de dados atualizados para o “View”. O “View” é a interface, ele exibe os dados fornecidos pelo modelo e envia as interações do usuário para o “Controller”, o qual interpreta as informações e faz a mediação entre os dois anteriores.
No contexto do desenvolvimento web com Java, o padrão MVC é muito utilizado em frameworks como Spring MVC e JavaServer Faces (JSF).
O uso desse padrão torna nossa aplicação mais robusta por criarmos uma separação de responsabilidade entre as lógicas de negócio, o que facilita a identificação e correção de bugs, além de facilitar a testabilidade e manutenção.
Exemplo de Controller utilizando padrão MVC:
package com.example.mvc.controller;
import com.example.mvc.model.Product;
import com.example.mvc.service.ProductService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import java.util.List;
@RestController
@RequestMapping("/products")
public class ProductController {
@Autowired
private ProductService productService;
@GetMapping
public List<Product> getAllProducts() {
return productService.getAllProducts();
}
@GetMapping("/{id}")
public Product getProductById(@PathVariable Long id) {
return productService.getProductById(id);
}
@PostMapping
public Product createProduct(@RequestBody Product product) {
return productService.createProduct(product);
}
@PutMapping("/{id}")
public Product updateProduct(@PathVariable Long id, @RequestBody Product product) {
return productService.updateProduct(id, product);
}
@DeleteMapping("/{id}")
public void deleteProduct(@PathVariable Long id) {
productService.deleteProduct(id);
}
}
2. Arquitetura de Microsserviços
Como o nome sugere, a arquitetura de microsserviços é um padrão que estrutura a aplicação com diversos pequenos serviços, cada um responsável por uma funcionalidade específica. A comunicação com outros serviços ocorre através de APIs leves, e é implantado de maneira independente.
A divisão em microsserviços permite uma grande flexibilidade na escolha da tecnologia, pois cada microsserviço pode ser desenvolvido por uma tecnologia diferente.
No desenvolvimento web com Java podemos encontrá-la nas aplicações desenvolvidas com frameworks como Spring Boot e Spring Cloud.
Exemplo de classe principal utilizando padrão de Microsserviços:
package com.exemplo.microservico;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
@SpringBootApplication
public class MicroservicoApplication {
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(MicroservicoApplication.class, args);
}
}
3.Arquitetura Hexagonal (ou Clean Architecture)
A Arquitetura Hexagonal visa criar sistemas independentes de tecnologias específicas, desacoplando a lógica de negócios das dependências externas como banco de dados, interfaces do usuário e APIs, tornando-os mais testáveis, escaláveis e de fácil manutenção.
Exemplo de Serviço no Domínio:
package com.example.domain.service;
import com.example.domain.model.MyEntity;
import com.example.domain.repository.MyRepository;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Service;
import java.util.List;
@Service
public class MyService {
@Autowired
private MyRepository myRepository;
public List<MyEntity> findAll() {
return myRepository.findAll();
}
public MyEntity findById(Long id) {
return myRepository.findById(id);
}
public void save(MyEntity entity) {
myRepository.save(entity);
}
}
4.Arquitetura RESTful (Web Services)
Esse padrão de arquitetura é utilizado para sistemas distribuídos. É amplamente utilizada para a criação de APIs, pois permite a comunicação de maneira simples entre os sistemas.
O padrão de arquitetura RESTful tem como princípio recursos e métodos. Tudo em REST é um recurso identificado por um URL, e utiliza os métodos HTTP.
Em Java essa arquitetura está presente em framewroks como Spring Boot e Spring MVC.
Exemplo de Controller RESTful:
package com.example.springmvc.controller;
import com.example.springmvc.model.MyEntity;
import com.example.springmvc.service.MyEntityService;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.web.bind.annotation.*;
import java.util.List;
@RestController
@RequestMapping("/entities")
public class MyEntityController {
@Autowired
private MyEntityService myEntityService;
@GetMapping
public List<MyEntity> findAll() {
return myEntityService.findAll();
}
@GetMapping("/{id}")
public MyEntity findById(@PathVariable Long id) {
return myEntityService.findById(id);
}
@PostMapping
public MyEntity save(@RequestBody MyEntity entity) {
return myEntityService.save(entity);
}
@PutMapping("/{id}")
public MyEntity update(@PathVariable Long id, @RequestBody MyEntity entity) {
return myEntityService.update(id, entity);
}
@DeleteMapping("/{id}")
public void deleteById(@PathVariable Long id) {
myEntityService.deleteById(id);
}
}
Conclusão
No início, entender tanta teoria pode parecer difícil, especialmente quando estamos começando a faculdade e ainda não tivemos contato com programação, nos deparando com termos tão técnicos. No entanto, ao aprofundarmos nossos estudos, até mesmo escrever um artigo se torna uma tarefa mais acessível e compreensível.
Vimos que a adoção de padrões arquiteturais adequados é fundamental para o desenvolvimento de aplicações web robustas, escaláveis e de fácil manutenção. Neste artigo, exploramos alguns dos principais padrões arquiteturais utilizados no desenvolvimento web com Java, como o Model-View-Controller (MVC), a Arquitetura de Microsserviços, a Arquitetura Hexagonal e a Arquitetura RESTful. Cada um desses padrões oferece benefícios específicos, desde a separação clara de responsabilidades e a independência tecnológica até a facilidade de escalabilidade e a integração eficiente entre sistemas.
Criar o hábito de implementar os padrões de arquitetura no desenvolvimento de suas aplicações aumentará a chance de atender as necessidades dos usuários com soluções robustas e escaláveis.
Referências Bibliográficas
PRESSMAN, Roger S.; MAXIM, Bruce R. Engenharia de software . 9. ed. Porto Alegre: AMGH, 2021. E-book. pág.193. ISBN 9786558040118. Disponível em: https://integrada.minhabiblioteca.com.br/reader/books/9786558040118/. Acesso em: 27 fev. 2025.
GALLOTTI, Giocondo Marino Antonio (org.). Arquitetura de software. São Paulo: Pearson, 2016. E-book. Disponível em: https://plataforma.bvirtual.com.br. Acesso em: 27 fev. 2025.
GAMMA, Erich; HELM, Richard; JOHNSON, Ralph; VLISSIDES, John. Padrões de Projetos: Soluções Reutilizáveis de Software Orientados a Objetos. 1. ed. Porto Alegre: Bookman, 2000. 368 p. ISBN 978-8573076103.
