El diseño es un modelo del sistema, realizado con una serie de principios y técnicas, que permite describir el sistema con el suficiente detalle como para ser implementado. Pero los principios y reglas no son suficientes, en el contexto de diseño podemos observar que los buenos ingenieros tienen esquemas y estructuras de solución que usan numerosas veces en función del contexto del problema. Este es el sentido cabal de la expresión "tener un mente bien amueblada", y no el significado de tener una notable inteligencia. Estos esquemas y estructuras son conceptos reusables y nos permiten no reinventar la rueda. Un buen ingeniero reutiliza un esquema de solución ante problemas similares.
El concepto de "patrón de diseño" que tenemos en Ingeniería del Software se ha tomado prestado de la arquitectura. En 1977 se publica el libro "A Pattern Language: Towns/Building/Construction", de Christopher Alexander, Sara Ishikawa, Murray Silverstein, Max Jacobson, Ingrid Fiksdahl-King y Shlomo Angel, Oxford University Press. Contiene numerosos patrones con una notación específica de Alexander.
Alexander comenta que “Cada patrón describe un problema que ocurre una y otra vez en nuestro entorno, para describir después el núcleo de la solución a ese problema, de tal manera que esa solución pueda ser usada más de un millón de veces sin hacerlo siquiera dos veces de la misma forma”. El patrón es un esquema de solución que se aplica a un tipo de problema, esta aplicación del patrón no es mecánica, sino que requiere de adaptación y matices. Por ello, dice Alexander que los numerosos usos de un patrón no se repiten dos veces de la misma forma.
La idea de patrones de diseño estaba "en el aire", la prueba es que numerosos diseñadores se dirigieron a aplicar las ideas de Alexander a su contexto. El catálogo más famoso de patrones se encuentra en “Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software”, de Erich Gamma, Richard Helm, Ralph Johnson y John Vlissides, 1995, Addison-Wesley, también conocido como el libro GOF (Gang-Of-Four).
Siguiendo el libro de GOF los patrones se clasifican según el proposito para el que han sido definidos:
Según el ámbito se clasifican en patrones de clase y de objeto:
| Creación | Estructural | De Conducta | |
| Clase | Método de Fabricación | Adaptador (clases) | Interprete
Plantilla |
| Objeto | Fábrica, Constructor, Prototipo, Singleton | Adaptador (objetos), Puente, Composición, Decorador, Fachada, Flyweight | Cadena de Responsabilidad, Comando (orden), Iterador,
Intermediario, Observador, Estado, Estrategia, Visitante,
Memoria |
"Una arquitectura orientada a objetos bien estructurada está llena de patrones. La calidad de un sistema orientado a objetos se mide por la atención que los diseñadores han prestado a las colaboraciones entre sus objetos. Los patrones conducen a arquitecturas más pequeñas, más simples y más comprensibles". (Grady Booch)
Los patrones de diseño son descripciones de clases cuyas instancias colaboran entre sí. Cada patrón es adecuado para ser adaptado a un cierto tipo de problema. Para describir un caso debemos especificar:
Ventajas de los patrones:
La clave para la reutilización es anticiparse a los nuevos requisitos y cambios, de modo que los sistemas evolucionen de forma adecuada. Cada patrón permite que algunos aspectos de la estructura del sistema puedan cambiar independientemente de otros aspectos. Facilitan la reusabilidad, extensibilidad y mantenimiento.
Un patrón es un esquema o microarquitectura que supone una solución a problemas (dominios de aplicación) semejantes (aunque los dominios de problema pueden ser muy diferentes e ir desde una aplicación CAD a un cuadro de mando empresarial). Interesa constatar una vez más la vieja distinción entre dominio del problema (donde aparecen las clases propias del dominio, como cuenta, empleado, coche o beneficiario) y el dominio de la solución o aplicación (donde además aparecen clases como ventana, menú, contenedor o listener). Los patrones son patrones del dominio de la solución.
También conviene distinguir entre un patrón y una arquitectura global del sistema. Por decirlo en breve, es la misma distancia que hay entre el diseño de un componente (o módulo) y el análisis del sistema. Es la diferencia que hay entre el aspecto micro y el macro, por ello, en ocasiones se denomina a los patrones como "microarquitecturas".
En resumen, un patrón es el denominador común, una estructura común que tienen aplicaciones semejantes. Esto también ocurre en otros ordenes de la vida. Por ejemplo, en nuestra vida cotidiana aplicamos a menudo el esquema saludo-presentación-mensaje-despedida en ocasiones diversas, que van desde un intento de ligar hasta dar una conferencia (si todavía no cree que existan patrones o que no son útiles intente ligar con el esquema despedida-mensaje-presentación-saludo, a ver que ocurre).
Modelo-vista-controlador (Model-View-Controller)