Design de software é a etapa de planejamento detalhado que transforma a visão arquitetural de um sistema em soluções concretas para cada componente, módulo ou funcionalidade.

Ela envolve a definição de:

  • Estruturas internas (classes, objetos, funções) e como elas se relacionam.
  • Algoritmos e estruturas de dados que atendem às regras de negócio.
  • Interfaces e contratos (APIs, serviços) que permitem a comunicação entre partes do sistema e com sistemas externos.
  • Aspectos transversais como segurança, performance, testabilidade e manutenibilidade, garantindo que o código seja modular, coeso, fracamente acoplado e fácil de evoluir.

É a fase que detalha como cada parte do sistema será construída dentro da estrutura maior definida pela arquitetura, de modo a satisfazer os requisitos funcionais e não‑funcionais de forma clara, reutilizável e sustentável.

O foco principal é garantir que o produto final seja robusto e eficiente.

Relação com a Arquitetura

Enquanto a arquitetura define a “planta baixa” (a estrutura macro), o design foca nos detalhes internos.

O desenho define como os componentes interagem e como cada peça individual será implementada para funcionar harmoniosamente dentro do todo.

Objetivos Principais

O design busca equilibrar as necessidades técnicas e de negócio através de:

  • Requisitos Funcionais: Garantir que o software faça o que o usuário precisa.
  • Requisitos Não-Funcionais: Assegurar performance, segurança, disponibilidade e usabilidade.

Pilares de um Bom Design

Para que um sistema seja saudável a longo prazo, o design deve seguir três princípios:

  1. Clareza: O código e a estrutura devem ser fáceis de entender por outros desenvolvedores.
  2. Reutilização: Componentes devem ser modulares para evitar retrabalho e duplicidade.
  3. Sustentabilidade: A facilidade de manutenção e evolução do sistema ao longo do tempo, minimizando a “dívida técnica”.

Características Principais

O desenho (Design) de software possui como características principais:

Característica O que significa Por que é importante
Modularidade Dividir o sistema em módulos ou componentes bem‑definidos, cada um com responsabilidade única. Facilita a compreensão, reutilização e manutenção; permite que equipes trabalhem em partes independentes.
Coesão Cada módulo deve ter uma única finalidade forte (alta coesão). Módulos coesos são mais previsíveis e mais fáceis de testar e evoluir.
Acoplamento baixo Reduzir dependências entre módulos (acoplamento fraco). Mudanças em um módulo têm pouco impacto nos demais, aumentando a flexibilidade.
Abstração Ocultar detalhes de implementação e expor apenas interfaces relevantes. Permite que diferentes partes do sistema evoluam independentemente e simplifica o uso de bibliotecas externas.
Encapsulamento Agrupar dados e comportamentos relacionados e restringir acesso direto a eles. Protege invariantes internos e impede uso indevido das estruturas de dados.
Separação de Responsabilidades (SRP – Single Responsibility Principle) Cada classe ou componente deve ter apenas uma razão para mudar. Reduz complexidade e facilita a localização de bugs.
Princípio Aberto/Fechado (OCP) Entidades de software devem estar abertas para extensão, mas fechadas para modificação. Permite adicionar novas funcionalidades sem alterar código existente, diminuindo risco de regressões.
Princípio de Substituição de Liskov (LSP) Subtipos devem poder substituir seus tipos base sem alterar o comportamento esperado. Garante que herança e polimorfismo funcionem corretamente.
Princípio da Segregação de Interface (ISP) Clientes não devem ser forçados a depender de interfaces que não utilizam. Evita “interfaces gordas” e mantém contratos claros.
Inversão de Dependência (DIP) Módulos de alto nível não devem depender de módulos de baixo nível; ambos devem depender de abstrações. Facilita a troca de implementações e melhora a testabilidade (injeção de dependência).
Reusabilidade Projetar componentes que possam ser reutilizados em diferentes contextos. Economiza esforço de desenvolvimento e garante consistência.
Testabilidade Estruturar o código de modo que seja fácil escrever testes unitários, de integração e de aceitação. Aumenta a confiabilidade e acelera a entrega contínua.
Legibilidade Código claro, nomes expressivos, comentários úteis e organização lógica. Facilita a manutenção por outros desenvolvedores e reduz erros.
Extensibilidade Possibilidade de acrescentar novas funcionalidades com esforço mínimo. Permite que o software evolua conforme novos requisitos surgem.
Performance consciente Considerar custos de tempo e memória já na fase de design (algoritmos, estruturas de dados adequadas). Evita gargalos que seriam difíceis de corrigir depois que o sistema já está em produção.
Segurança por design Incorporar controles de acesso, validação de entrada, criptografia e outras práticas de segurança desde o início. Reduz vulnerabilidades e custos de correção posterior.
Escalabilidade Planejar como o sistema lidará com aumento de carga (horizontal/vertical). Garante que o software continue atendendo às necessidades de negócio à medida que cresce.
Portabilidade Minimizar dependências específicas de plataforma ou tecnologia. Facilita migrações e execuções em diferentes ambientes (cloud, on‑premise, dispositivos).
Manutenibilidade Estruturar o código para que mudanças futuras sejam simples e seguras. Diminui o custo total de propriedade (TCO) ao longo da vida útil do software.

Como aplicar essas características na prática

  1. Modelagem inicial – Use diagramas de classes, de sequência ou C4 para visualizar módulos, interfaces e fluxos.
  2. Definição de contratos – Crie interfaces claras antes de implementar a lógica concreta.
  3. Escolha de padrões de design – Aplicar padrões como Factory, Strategy, Decorator ou Repository ajuda a atender coesão, acoplamento e extensibilidade.
  4. Revisões de código – Avalie se as mudanças preservam alta coesão e baixo acoplamento; verifique aderência aos princípios SOLID.
  5. Testes automatizados – Escreva testes unitários logo ao criar cada classe; isso força um design mais desacoplado e testável.
  6. Refatoração contínua – Sempre que identificar violação de algum princípio, refatore antes de avançar.
  7. Documentação leve – Mantenha diagramas e README atualizados, mas evite documentação excessiva que fique desatualizada.
    Ao considerar essas características durante o desenho de software, você cria bases sólidas que facilitam a arquitetura, a implementação e a evolução do sistema ao longo do tempo.

Tipos de Desenho

O “desenho de software” pode ser dividido em diferentes níveis e áreas de foco. Cada tipo aborda um aspecto específico do sistema e ajuda a garantir que ele atenda aos requisitos funcionais e não‑funcionais.

Abaixo estão os principais tipos reconhecidos na prática de engenharia de software:

Tipo de Design Escopo / O que cobre Principais artefatos / atividades
Design de Arquitetura Visão macro do sistema: divisão em subsistemas, componentes, camadas e como eles se comunicam. Diagramas de componentes, diagramas de implantação, modelos C4, decisões de padrões arquiteturais (micro‑serviços, monólito, event‑driven, etc.).
Design de Componentes / Módulos Estrutura interna de cada bloco identificado na arquitetura (pacotes, bibliotecas, serviços). Diagramas de classes, diagramas de pacotes, definição de interfaces públicas, especificação de contratos.
Design de Dados (Modelagem de Dados) Como a informação será armazenada, organizada e acessada. Modelos ER, diagramas de classes de domínio, esquemas de banco de dados (SQL/NoSQL), mapeamento objeto‑relacional (ORM).
Design de Interface de Usuário (UI/UX) Aparência visual e interação do usuário com o sistema. Wireframes, mockups, protótipos interativos, guias de estilo, fluxos de navegação.
Design de Algoritmos / Lógica de Negócio Soluções específicas para problemas computacionais e regras de negócio. Pseudocódigo, diagramas de fluxo, tabelas de decisão, descrição de algoritmos (complexidade, escolha de estruturas de dados).
Design de Segurança Estratégias para proteger o sistema contra ameaças. Modelos de threat modeling, diagramas de confiança, políticas de controle de acesso, criptografia e gerenciamento de chaves.
Design de Performance / Escalabilidade Como o sistema atenderá a requisitos de velocidade e carga. Diagramas de cache, estratégias de particionamento/sharding, escolha de protocolos assíncronos, benchmarks preliminares.
Design de Integração / APIs Definição de pontos de contato entre sistemas internos e externos. Contratos de API (OpenAPI/Swagger), diagramas de sequência, padrões de integração (REST, gRPC, eventos).
Design de Testabilidade Estrutura que facilita a criação de testes automatizados. Estratégia de teste (unitário, integração, contrato), injeção de dependência, mocks/stubs, cobertura de código planejada.
Design de Implantação / Operações (DevOps) Como o software será entregue, configurado e monitorado em produção. Pipelines CI/CD, diagramas de infraestrutura como código (Terraform, CloudFormation), estratégias de rollout (blue‑green, canary).
Design de Internacionalização / Localização Preparação do software para múltiplos idiomas e regiões. Arquivos de recursos, padrões de formatação de data/hora/moeda, separação de texto da lógica.

Como esses tipos se relacionam

  1. Hierarquia natural – O design de arquitetura define o “esqueleto” do sistema; sobre ele, são construídos os designs de componentes, dados, APIs, etc.
  2. Iteratividade – Muitas vezes, ao detalhar um nível (ex.: UI), surgem ajustes necessários na arquitetura ou nos requisitos de performance.
  3. Cross‑cutting concerns – Segurança, performance, testabilidade e observabilidade permeiam todos os tipos de design e precisam ser considerados em cada camada.

Quando focar em cada tipo

Situação Tipo(s) de design prioritário
Início de um projeto grande Arquitetura, Componentes, Dados, APIs
Desenvolvimento de um novo recurso de UI UI/UX, Componentes, Testabilidade
Requisitos de alta disponibilidade Arquitetura, Performance/Escalabilidade, Deploy
Necessidade de conformidade regulatória (ex.: GDPR) Segurança, Dados, Arquitetura
Integração com parceiros externos APIs, Segurança, Integração, Deploy
Refatoração de código legado Componentes, Testabilidade, Segurança, Performance

O desenho de software abrange vários tipos, desde a visão macro da arquitetura até detalhes específicos como algoritmos, UI e estratégias de implantação. Cada tipo gera artefatos próprios e serve a objetivos claros, mas todos precisam estar alinhados para produzir um sistema coerente, seguro, escalável e fácil de manter. Se precisar aprofundar em algum desses tipos ou obter exemplos de artefatos, estou à disposição!

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