CLASE
En la programación orientada a objetos, una clase es una construcción que se utiliza como un modelo (o plantilla) para crear objetos de ese tipo. El modelo describe el estado y el comportamiento que todos los objetos de la clase comparten. Un objeto de una determinada clase se denomina una instancia de la clase. La clase que contiene (y se utilizó para crear) esa instancia se puede considerar como del tipo de ese objeto, por ejemplo, una instancia del objeto de la clase "Personas" sería del tipo "Personas".
Componentes
Una clase es un contenedor de uno o más datos (variables o propiedades miembro) junto a las operaciones de manipulación de dichos datos (métodos). Las clases pueden definirse como estructuras (struct), uniones (unión) o clases (class) pudiendo existir diferencias entre cada una de las definiciones según el lenguaje. Además las clases son agrupaciones de objetos que describen su comportamiento.
Las clases habitualmente se denotan con nombres abstractos como Animal, Factura... aunque también pueden representar procesos o acciones como DarAlta
· Variables miembro
Las propiedades o atributos son características de los objetos. Cuando definimos una propiedad normalmente especificamos su nombre y su tipo. Nos podemos hacer a la idea de que las variables son algo así como el almacén de los datos de estado relacionados con los objetos.
Habitualmente, las variables miembro son privadas al objeto (siguiendo las directrices de diseño del Principio de ocultación) y su acceso se realiza mediante propiedades o métodos que realizan comprobaciones adicionales.
Suelen denominarse con nombres.
· Métodos en las clases
Implementan la funcionalidad asociada al objeto. Los métodos son el equivalente a las funciones en los lenguajes estructurados. Se diferencian de ellos en que es posible acceder a las variables de la clase de forma implícita.
Cuando se desea realizar una acción sobre un objeto, se dice que se le manda un mensaje invocando a un método que realizará la acción.
Habitualmente, los métodos suelen ser verbos.
· Propiedades
Las propiedades son un tipo especial de métodos. Debido a que suele ser común que las variables miembro sean privadas para controlar el acceso y mantener la coherencia, surge la necesidad de permitir consultar o modificar su valor mediante pares de métodos: GetVariable y SetVariable.
OBJETO
Un objeto se define como la unidad que en tiempo de ejecución realiza las tareas de un programa. También a un nivel más básico se define como la instancia de una clase.
Estos objetos interactúan unos con otros, en contraposición a la visión tradicional en la cual un programa es una colección de subrutinas (funciones o procedimientos), o simplemente una lista de instrucciones para el computador. Cada objeto es capaz de recibir mensajes, procesar datos y enviar mensajes a otros objetos de manera similar a un servicio.
un objeto es el resultado de la instanciación de una clase. Una clase es el anteproyecto que ofrece la funcionalidad en ella definida, pero ésta queda implementada sólo al crear una instancia de la clase, en la forma de un objeto. Por ejemplo: dado un plano para construir sillas (una clase de nombre clase_silla), entonces una silla concreta, en la que podemos sentarnos, construida a partir de este plano, sería un objeto de clase_silla. Es posible crear (construir) múltiples objetos (sillas) utilizando la definición de la clase (plano) anterior. Los conceptos de clase yobjetos son análogos a los de tipo de datos y variable, es decir, definida una clase podemos crear objetos de esa clase, igual que disponiendo de un determinado tipo de dato (por ejemplo el tipo entero
En programación orientada a objetos (POO), una instancia de programa (por ejemplo un programa ejecutándose en una computadora) es tratado como un conjunto dinámico de objetos interactuando entre sí. Los objetos en la POO extienden la noción más general descrita en secciones anteriores para modelar un tipo muy específico que está definido fundamentalmente por:
1. atributos que representan los datos asociados al objeto, o lo que es lo mismo sus propiedades o características. Los atributos y sus valores en un momento dado, determinan el estado de un objeto.
2. métodos que acceden a los atributos de una manera predefinida e implementan el comportamiento del objeto.
Los atributos y métodos de un objeto están definidos por su clase, aunque (en un lenguaje dinámico como Python o Ruby) una instancia puede poseer atributos que no fueron definidos en su clase. Algo similar ocurre con los métodos, una instancia puede contener métodos que no estén definidos en su clase de la misma manera una clase puede declarar ciertos métodos como "métodos de clase", y estos (en dependencia del lenguaje) podrán estar o no presentes en la instancia.
En el caso de la mayoría de los objetos, los atributos solo pueden ser accedidos a través de los métodos, de esta manera es más fácil garantizar que los datos permanecerán siempre en un estado bien definido (Invariante de Clase).
En un lenguaje en el que cada objeto es creado a partir de una clase, un objeto es llamado una instancia de esa clase. Cada objeto pertenece a un tipo y dos objetos que pertenezcan a la misma clase tendrán el mismo tipo de dato. Crear una instancia de una clase es entonces referido como instanciar la clase.
En casi todos los lenguajes de programación orientados a objeto, el operador "punto" (.) es usado para referirse o "llamar" a un método particular de un objeto. Un ejemplo de lenguaje que no siempre usa este operador el C++ ya que para referirse a los métodos de un objeto a través de un puntero al objeto se utiliza el operador (->).
Consideremos como ejemplo una clase aritmética llamada Aritmética. Esta clase contiene métodos como "sumar", "restar", "multiplicar", "dividir", etc. que calculan el resultado de realizar estas operaciones sobre dos números.
Un objeto de esta clase puede ser utilizado para calcular el producto de dos números, pero primeramente sería necesario definir dicha clase y crear un objeto. En las secciones a continuación se muestra como hacer esto utilizando dos lenguajes de programación: C++ y Python.
Instancia en un lenguaje de programación visual, sería tomar o arrastrar un objeto de la barra de herramientas o de la lista de librerías y colocarlo en el escritorio o escenario de trabajo (estamos creando una instancia de ese objeto, una copia). Si arrastramos 10 botones al entorno visual de trabajo, estamos creando una instancia del botón original, si a cada botón le cambiamos el nombre, tendremos 10 botones que heredan las mismas propiedades y métodos del objeto original. Tenemos como resultado que con un solo botón hicimos 10 y nuestro archivo pesara como si tuviese uno solo.
De esta forma, partiendo de lo que conforma a un objeto original (propiedades y métodos) se reutilizan sus funciones creando una instancia del mismo en distintas partes del programa donde se necesite. Si el objeto original cambia o le es agregado algún nuevo atributo, las instancias lo heredaran puesto que son una copia del objeto original.
UML
Lenguaje Unificado de Modelado es el lenguaje de modelado de sistemas de software más conocido y utilizado en la actualidad; está respaldado por el OMG (Object Management Group). Es un lenguaje gráfico para visualizar, especificar, construir y documentar un sistema. UML ofrece un estándar para describir un "plano" del sistema (modelo), incluyendo aspectos conceptuales tales como procesos de negocio y funciones del sistema, y aspectos concretos como expresiones de lenguajes de programación, esquemas de bases de datos y componentes reutilizables.
Es importante resaltar que UML es un "lenguaje de modelado" para especificar o para describir métodos o procesos. Se utiliza para definir un sistema, para detallar los artefactos en el sistema y para documentar y construir. En otras palabras, es el lenguaje en el que está descrito el modelo.
Se puede aplicar en el desarrollo de software entregando gran variedad de formas para dar soporte a una metodología de desarrollo de software (tal como el Proceso Unificado Racional o RUP), pero no especifica en sí mismo qué metodología o proceso usar.
UML no puede compararse con la programación estructurada, pues UML significa Lenguaje Unificado de Modelado, no es programación, solo se diagrama la realidad de una utilización en un requerimiento. Mientras que, programación estructurada, es una forma de programar como lo es la orientación a objetos, sin embargo, la programación orientada a objetos viene siendo un complemento perfecto de UML, pero no por eso se toma UML sólo para lenguajes orientados a objetos.
ESTRUCTURA DE UN OBJETO
Un objeto puede considerarse como una especie de cápsula dividida en tres partes:
1 - RELACIONES
2 - PROPIEDADES
3 -
Cada uno de estos componentes desempeña un papel totalmente independiente:
Las relaciones permiten que el objeto se insterte en la organización y están formadas esencialmente por punteros a otros objetos.
Las propiedades distinguen un objeto determinado de los restantes que forman parte de la misma organización y tiene valores que dependen de la propiedad de que se trate. Las propiedades de un objeto pueden ser heredadas a sus descendientes en la organización.
Los métodos son las operaciones que pueden realizarse sobre el objeto, que normalmente estarán incorporados en forma de programas (código) que el objeto es capaz de ejecutar y que también pone a disposición de sus descendientes a través de la herencia.
ENCAPSULAMIENTO
Como se puede observar de los diagramas, las variables del objeto se localizan en el centro o núcleo del objeto. Los métodos rodean y esconden el núcleo del objeto de otros objetos en el programa. Al empaquetamiento de las variables de un objeto con la protección de sus métodos se le llama encapsulamiento. Típicamente, el encapsulamiento es utilizado para esconder detalles de la puesta en práctica no importantes de otros objetos. Entonces, los detalles de la puesta en práctica pueden cambiar en cualquier tiempo sin afectar otras partes del programa.
El encapsulamiento de variables y métodos en un componente de software ordenado es, todavía, una simple idea poderosa que provee dos principales beneficios a los desarrolladores de software: El encapsulamiento consiste en unir en la Clase las características y comportamientos, esto es, las variables y métodos. Es tener todo esto en una sola entidad. En los lenguajes estructurados esto era imposible. Es evidente que el encapsulamiento se logra gracias a la abstracción y el ocultamiento que veremos a continuación. La utilidad del encapsulamiento va por la facilidad para manejar la complejidad, ya que tendremos a las Clases como cajas negras donde sólo se conoce el comportamiento pero no los detalles internos, y esto es conveniente porque lo que nos interesará será conocer qué hace la Clase pero no será necesario saber cómo lo hace.
La encapsulación da lugar a que las clases se dividan en dos partes:
1. Interfaces: captura la visión externa de una clase, abarcando la abstracción del comportamiento común a los ejemplos de esa clase.
2. Implementación: comprende la representación de la abstracción, así como los mecanismos que conducen al comportamiento deseado.
ABSTRACCIÓN
La abstracción consiste en aislar un elemento de su contexto o del resto de los elementos que lo acompañan. En programación, el término se refiere al énfasis en el "¿qué hace?" más que en el "¿cómo lo hace?" (Característica de caja negra). El común denominador en la evolución de los lenguajes de programación, desde los clásicos o imperativos hasta los orientados a objetos, ha sido el nivel de abstracción del que cada uno de ellos hace uso.
Los lenguajes de programación son las herramientas mediante las cuales los diseñadores de lenguajes pueden implementar los modelos abstractos. La abstracción ofrecida por los lenguajes de programación se puede dividir en dos categorías: abstracción de datos (pertenecientes a los datos) y abstracción de control (perteneciente a las estructuras de control).
Los diferentes paradigmas de programación han aumentado su nivel de abstracción, comenzando desde los lenguajes de máquina, lo más próximo al ordenador y más lejano a la comprensión humana; pasando por los lenguajes de comando, los imperativos, la orientación a objetos (OO), la Programación Orientada a Aspectos (POA); u otros paradigmas como la programación declarativa, etc.
La abstracción encarada desde el punto de vista de la programación orientada a objetos expresa las características esenciales de un objeto, las cuales distinguen al objeto de los demás. Además de distinguir entre los objetos provee límites conceptuales. Entonces se puede decir que la encapsulación separa las características esenciales de las no esenciales dentro de un objeto. Si un objeto tiene más características de las necesarias los mismos resultarán difíciles de usar, modificar, construir y comprender.
La misma genera una ilusión de simplicidad dado a que minimiza la cantidad de características que definen a un objeto.
Durante años, los programadores se han dedicado a construir aplicaciones muy parecidas que resolvían una y otra vez los mismos problemas. Para conseguir que sus esfuerzos pudiesen ser utilizados por otras personas se creó la POO que consiste en una serie de normas para garantizar la interoperabilidad entre usuarios de manera que el código se pueda reutilizar.
Las relaciones entre objetos son, precisamente, los enlaces que permiten a un objeto relacionarse con aquellos que forman parte de la misma organización.
Las hay de dos tipos fundamentales:
-Relaciones jerárquicas. Son esenciales para la existencia misma de la aplicación porque la construyen. Son bidireccionales, es decir, un objeto es padre de otro cuando el primer objeto se encuentra situado inmediatamente encima del segundo en la organización en la que ambos forman parte; asimismo, si un objeto es padre de otro, el segundo es hijo del primero (en la fig. 2, B es padre de D,E y F, es decir, D,E y F son hijos de B; en la fig. 3, los objetos B y C son padres de F, que a su vez es hijo de ambos).
Una organización jerárquica simple puede definirse como aquella en la que un objeto puede tener un solo padre, mientras que en una organizacion jerárquica compleja un hijo puede tener varios padres).
-Relaciones semánticas. Se refieren a las relaciones que no tienen nada que ver con la organización de la que forman parte los objetos que las establecen. Sus propiedades y consecuencia solo dependen de los objetos en sí mismos (de su significado) y no de su posición en la organización.
Se puede ver mejor con un ejemplo: supongamos que vamos a construir un diccionario informatizado que permita al usuario obtener la definición de una palabra cualquiera. Supongamos que, en dicho diccionario, las palabras son objetos y que la organización jerárquica es la que proviene de forma natural de la estructura de nuestros conocimientos sobre el mundo.
La raíz del diccionario podría llamarse TEMAS. De éste término genérico descenderán tres grandes ramas de objetos llamadas VIDA, MUNDO yHOMBRE. El primero (vida) comprenderá las ciencias biológicas: Biología y Medicina. El segundo (mundo), las ciencias de la naturaleza inerte: lasMatemáticas, la Física, la Química y la Geología. El tercero (hombre) comprenderá las ciencias humanas: la Geografía, la Historia, etc.
Veamos un ejemplo: estableceremos la relación trabajo entre los objetos NEWTON y OPTICA y la interpretaremos diciendo que significa que Newtontrabajó en óptica (véase la fig. 4). La relación es, evidentemente, semántica, pués no establece ninguna connotación jerárquica entre NEWTON y OPTICA y su interpretación depende exclusivamente del significado de ambos objetos.
La existencia de esta relación nos permitirá responder a preguntas como:
¿Quién trabajó en óptica?
¿En qué trabajó Newton?
¿Quien trabajó en Física?
Las dos primeras se deducen inmediatamente de la existencia de la relación trabajo. Para la tercera observamos que si Newton trabajó en óptica automáticamente sabemos que trabajó en Física, por ser óptica una rama de la Física (en nuestro diccionario, el objeto OPTICA es hijo del objeto FISICA). Entonces gracias a la OOP podemos responder a la tercera pregunta sin necesidad de establecer una relación entre NEWTON y FISICA, apoyandonos sólo en la relación definida entre NEWTON y OPTICA y en que OPTICA es hijo de FISICA. De este modo se elimina toda redundancia innecesaria y la cantidad de información que tendremos que definir para todo el diccionario será mínima.
En orientación a objetos la herencia es el mecanismo fundamental para implementar la reutilización y extensibilidad del software. A través de ella los diseñadores pueden construir nuevas clases partiendo de una jerarquía de clases ya existente (comprobadas y verificadas) evitando con ello el rediseño, la modificación y verificación de la parte ya implementada. La herencia facilita la creación de objetos a partir de otros ya existentes, obteniendo características (métodos y atributos) similares a los ya existentes.
Es la relación entre una clase general y otra clase más específica. Por ejemplo: Si declaramos una clase párrafo derivada de una clase texto, todos los métodos y variables asociadas con la clase texto, son automáticamente heredados por la subclase párrafo.
La herencia es uno de los mecanismos de la programación orientada a objetos, por medio del cual una clase se deriva de otra, llamada entonces clase base o clase padre,(a veces se le denomina superclase pero no es muy comun), de manera que extiende su funcionalidad. Una de sus funciones más importantes es la de proveer Polimorfismo y late binding.
MODULAR
En programación modular, y más específicamente en programación orientada a objetos, se denomina Modularidad a la propiedad que permite subdividir una aplicación en partes más pequeñas (llamadas módulos), cada una de las cuales debe ser tan independiente como sea posible de la aplicación en sí y de las restantes partes.
Estos módulos que se puedan compilar por separado, pero que tienen conexiones con otros módulos. Al igual que la encapsulación, los lenguajes soportan la Modularidad de diversas formas.
Según Bertrand Meyer "El acto de particional un programa en componentes individuales para reducir su complejidad en algún grado. . . . A pesar de particional un programa es útil por esta razón, una justificación más poderosa para particional un programa es que crea una serie de límites bien definidos y documentados en el programa. Estos límites, o interfaces, son muy valiosos en la comprensión del programa"
Por su parte Barbara Liskov establece que "modularización consiste en dividir un programa en módulos que pueden ser compilados de forma separada, pero que tienen conexiones con otros módulos
POLIMORFISMO
En programación orientada a objetos el polimorfismo se refiere a la capacidad para que varias clases derivadas de una antecesora utilicen un mismo método de forma diferente.
Por ejemplo, podemos crear dos clases distintas: Pez y Ave que heredan de la superclase Animal. La clase Animal tiene el método abstracto mover que se implementa de forma distinta en cada una de las subclases (peces y aves se mueven de forma distinta).
Como se mencionó anteriormente, el concepto de polimorfismo se puede aplicar tanto a funciones como a tipos de datos. Así nacen los conceptos de funciones polimórficas y tipos polimórficos. Las primeras son aquellas funciones que pueden evaluarse o ser aplicadas a diferentes tipos de datos de forma indistinta; los tipos polimórficos, por su parte, son aquellos tipos de datos que contienen al menos un elemento cuyo tipo no está especificado.
AGREGACIÓN
En la misma línea, la composición, es una relación más fuerte de los objetos, asi como la agregación, es el hecho de que un objeto posea a otro, la composición es cuando la relación entre ambos objetos es tal, que el agregado es una parte importante del agregador, de tal forma que el primero no tiene sentido suelto, y el segundo, necesita definir al primero para ampliar su significado.
EXTENSIÓN
En informática, la extensión de archivo es una cadena de caracteres anexadas al final de un nombre de archivos separados por un punto. Las extensiones suelen determinar el tipo de formato del archivo al que pertenecen y así poder ser reconocido por el sistema operativo o por el programa que lo ejecuta (además de poder ser reconocido los propios usuarios).
En sistemas UNIX las extensiones se utilizan como simple convención y no necesariamente para determinar el formato del archivo.
Antiguamente los sistemas DOS permitían extensiones de tres o menos caracteres y es por esto que la mayoría de las extensiones actuales tienen ese máximo de caracteres a pesar de que Windowssoporte más largas.
Por defecto el sistema operativo Windows no muestra las extensiones de los archivos "conocidos", esta opción debe ser activada manualmente. Para reconocer un archivo con una determinada extensión suele utilizarse un determinado ícono que lo representa.
En sistemas UNIX las extensiones se utilizan como simple convención y no necesariamente para determinar el formato del archivo.
Antiguamente los sistemas DOS permitían extensiones de tres o menos caracteres y es por esto que la mayoría de las extensiones actuales tienen ese máximo de caracteres a pesar de que Windowssoporte más largas.
Por defecto el sistema operativo Windows no muestra las extensiones de los archivos "conocidos", esta opción debe ser activada manualmente. Para reconocer un archivo con una determinada extensión suele utilizarse un determinado ícono que lo representa.
SOBRECARGA
El polimorfismo como se muestra en el ejemplo anterior, suele ser bastante ventajoso aplicado desde las interfaces, ya que permite crear nuevos tipos sin necesidad de tocar las clases ya existentes (imaginemos que deseamos añadir una clase Multiplicar), basta con recompilar todo el código que incluye los nuevos tipos añadidos. Si se hubiera recurrido a la sobrecarga durante el diseño exigiría retocar la clase anteriormente creada al añadir la nueva operación Multiplicar, lo que además podría suponer revisar todo el código donde se instancia a la clase.
La sobrecarga se da siempre dentro de una sola clase, mientras que el polimorfismo se da entre clases distintas.
Un método está sobrecargado si dentro de una clase existen dos o más declaraciones de dicho método con el mismo nombre pero con parámetros distintos, por lo que no hay que confundirlo con polimorfismo.
En definitiva: La sobrecarga se resuelve en tiempo de compilación utilizando los nombres de los métodos y los tipos de sus parámetros; el polimorfismo se resuelve en tiempo de ejecución del programa, esto es, mientras se ejecuta, en función de que clase pertenece un objeto.
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