POO

POO

PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS

La orientación a objetos promete mejoras de amplio alcance en la forma de diseño, desarrollo y mantenimiento del software ofreciendo una solución a largo plazo a los problemas y preocupaciones que han existido desde el comienzo en el desarrollo de software: la falta de portabilidad del código y reusabilidad, código que es difícil de modificar, ciclos de desarrollo largos y técnicas de codificación no intuitivas.

Un lenguaje orientado a objetos ataca estos problemas. Tiene tres características básicas: debe estar basado en objetos, basado en clases y capaz de tener herencia de clases. Muchos lenguajes cumplen uno o dos de estos puntos; muchos menos cumplen los tres. La barrera más difícil de sortear es usualmente la herencia.

El elemento fundamental de la OOP es, como su nombre lo indica, el objeto. Podemos definir un objeto como un conjunto complejo de datos y programas que poseen estructura y forman parte de una organización.

Esta definición especifica varias propiedades importantes de los objetos. En primer lugar, un objeto no es un dato simple, sino que contiene en su interior cierto número de componentes bien estructurados. En segundo lugar, cada objeto no es un ente aislado, sino que forma parte de una organización jerárquica o de otro tipo.

ESTRUCTURA DE UN OBJETO

Las relaciones permiten que el objeto se inserte 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.

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.

INSTANCIA

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.

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.

HERENCIA

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 especifica. 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 común), de manera que extiende su funcionalidad. Una de sus funciones más importantes es la de proveer Polimorfismo y late binding.

·         Herencia y ocultación de información

El diseñador puede definir qué variables de instancia y métodos de los objetos de una clase son visibles. En C++ y java esto se consigue con las especificaciones prívate, protected y public. Sólo las variables y métodos definidos como públicos en un objeto serán visibles por todos los objetos.

En cuanto a las subclases, que heredan las estructuras de las superclases, el diseñador puede controlar qué miembros de las superclases son visibles en las subclases. En el caso de java y C++ los especificadores de acceso (prívate, protected, public) de los miembros de la superclase afectan también a la herencia:

v  Prívate: ningún miembro privado de la superclase es visible en la subclase.

v  Protected: los miembros protegidos de la superclase son visibles en la subclase, pero no visibles para el exterior.

v  Public: los miembros públicos de la superclase siguen siendo públicos en la subclase.

·         Ventaja

v  Ayuda a los programadores ahorrar código y tiempo, ya que si tiene una clase lista es solo de implementarla y listo todo el código de esta se resume a solo un llamado.

v  Los objetos pueden ser construidos a partir de otros similares. Para ello es necesario que exista una clase base y una jerarquía (relacionamiento) de clases.

v  La clase derivada puede heredar código y datos de la clase base, añadiendo código o modificando lo heredado.

v  Las clases que heredan propiedades de otra clase pueden servir como clase base de otras

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.

v  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.

Se puede clasificar el polimorfismo en dos grandes clases:

§  Polimorfismo dinámico (o polimorfismo paramétrico) es aquél en el que el código no incluye ningún tipo de especificación sobre el tipo de datos sobre el que se trabaja. Así, puede ser utilizado a todo tipo de datos compatible.

§  Polimorfismo estático (o polimorfismo ad hoc) es aquél en el que los tipos a los que se aplica el polimorfismo deben ser explicitados y declarados uno por uno antes de poder ser utilizados.

El polimorfismo dinámico unido a la herencia es lo que en ocasiones se conoce como programación genérica.

También se clasifica en herencia por redefinición de métodos abstractos y por método sobrecargado. El segundo hace referencia al mismo método con diferentes parámetros.

Otra clasificación agrupa los polimorfismo en dos tipos: Ad-Hoc que incluye a su vez sobrecarga de operadores y coerción, Universal (inclusión o controlado por la herencia, paramétrico o genericidad).

ATRIBUTO

En computación, un atributo es una especificación que define una propiedad de un Objeto, elemento o archivo. También puede referirse o establecer el valor específico para una instancia determinada de los mismos.

Sin embargo, actualmente, el término atributo puede y con frecuencia se considera como si fuera una propiedad dependiendo de la tecnología que se use.

Para mayor claridad, los atributos deben ser considerados más correctamente como metadatos. Un atributo es con frecuencia y en general una característica de una propiedad

Un atributo de un objeto por lo general consiste de un nombre y un valor; de un elemento, un tipo o nombre de clase; de un archivo, un nombre y extensión.

§  Cada atributo nombrado tiene asociado un conjunto de reglas denominadas operaciones: uno no agrega caracteres o manipula y procesa una matriz de enteros como una imagen ni procesa texto como tipo de coma flotante (números decimales).

§  Por tanto, una definición de objeto se puede ampliar mediante la imposición de tipos de datos: un formato de representación, un valor por defecto, y las operaciones legales (normas) y restricciones ("División por cero no está permitida") Son todos los que podrían participar en la definición un atributo, o por el contrario, se puede decir que son atributos de ese tipo de objeto. Un archivo JPEG no es decodificado por las mismas operaciones (por muy similares que sean, estos son todos formatos de datos de gráficos) como un archivo BMP o PNG, ni es un número de coma flotante operado por las normas aplicadas al los enteros largos.

MÉTODO 

       Un método es una subrutina asociada exclusivamente a una clase (llamados métodos de clase o métodos estáticos) o a un objeto (llamados métodos de instancia). Análogamente a los procedimientos en los lenguajes imperativos, un método consiste generalmente de una serie de sentencias para llevar a cabo una acción, un juego de parámetros de entrada que regularán dicha acción y, posiblemente, un valor de salida (o valor de retorno) de algún tipo.

        Algunos lenguajes de programación asumen que un método debe de mantener el invariante del objeto  al que está asociado asumiendo también que éste es válido cuando el método es invocado. En lenguajes compilados dinámicamente, los métodos pueden ser objetos de primera clase, y en este caso se puede compilar un método sin asociarse a ninguna clase en particular, y luego asociar el vínculo o contrato entre el objeto y el método en tiempo de ejecución. En cambio en lenguajes no compilados dinámicamente o tipados estáticamente, se acude a precondiciones para regular los parámetros del método y pos condiciones para regular su salida (en caso de tenerla). Si alguna de las precondiciones o post condiciones es falsa el método genera una excepción. Si el estado del objeto no satisface la invariante de su clase al comenzar o finalizar un método, se considera que el programa tiene un error de programación.

 ACCESORES

En un capítulo anterior se trató brevemente las variables instancia, pero no se hizo mucho con ellas. Las variables instancia de un objeto son sus atributos, eso que diferencia a un objeto de otro dentro de la misma clase. Es importante poder modificar y leer estos atributos; lo que supone definir métodos denominados //accesores de atributos//. Veremos en un momento que no siempre hay que definir los métodos accesores explícitamente, pero vayamos paso a paso. Los dos tipos de accesores son los de //escritura// y los de //lectura//.

|| ruby> class Fruta
ruby| def set_kind(k) # escritor
ruby| @kind = k
ruby| end
ruby| def get_kind # lector
ruby| @kind
ruby| end
ruby| end
nilx
ruby> f1 = Fruta.new
#<Fruta:0x401c4410>
ruby> f1.set_kind("melocotón") #utilizamos el escritor
"melocotón"
ruby> f1.get_kind #utilizamos el lector
"melocotón"
ruby> f1 #inspeccionamos el objeto
#<Fruta:0x401c4410 @kind="melocotón">
||

 PARÁMETRO 

En programación de la computadora, a parámetro es una variable que adquiere el significado de corresponder discusión pasado en una llamada a a subprograma. En el caso más común, llamar-por-valor, un parámetro actúa dentro del subprograma como alocal copia (aislada) de la discusión, pero en otros casos, e.g. llamar-por-referencia, la discusión proveída por el llamador se puede afectar por acciones dentro del subprograma llamado (según lo discutido adentro estrategia de la evaluación).

Casi todos lenguajes de programación parámetros del subprograma de la ayuda. La semántica para cómo los parámetros pueden ser declarados y cómo las discusiones consiguen pasadas a los parámetros de subprogramas son definidas por la lengua, solamente los detalles de cómo esto se representa en cualquier sistema informático particular depende de convenciones de ese sistema.

Parámetros y discusiones

Un parámetro representa un valor que el procedimiento espera que usted provea cuando usted lo llama. El declaración de procedimiento define sus parámetros.

Usted puede definir un procedimiento sin parámetros, un parámetro, o más de uno. La parte de la definición del procedimiento que especifica los parámetros se llama la lista del parámetro.

Una discusión representa el valor que usted provee a un parámetro del procedimiento cuando usted llama el procedimiento. El código que llama provee las discusiones cuando llama el procedimiento. La parte de la llamada del procedimiento que especifica las discusiones se llama la lista de la discusión.

 ENCAPSULAMIENTO 

En programación modular, y más específicamente en programación orientada a objetos, se denomina encapsulamiento al ocultamiento del estado, es decir, de los datos miembro, de un objeto de manera que sólo se puede cambiar mediante las operaciones definidas para ese objeto.

Cada objeto está aislado del exterior, es un módulo natural, y la aplicación entera se reduce a un agregado o rompecabezas de objetos. El aislamiento protege a los datos asociados a un objeto contra su modificación por quien no tenga derecho a acceder a ellos, eliminando efectos secundarios e interacciones.

De esta forma el usuario de la clase puede obviar la implementación de los métodos y propiedades para concentrarse sólo en cómo usarlos. Por otro lado se evita que el usuario pueda cambiar su estado de maneras imprevistas e incontroladas.

Se dice que es el empaquetado de métodos y atributos dentro de un objeto, mediante una interfaz gráfica. La clave está precisamente en el envoltorio del objeto .

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.      Interface: 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.

v  Formas de  encapsulamiento 

1.      Estándar (Predeterminado)

2.     Abierto: Hace que el miembro de la clase pueda ser accedido desde el exterior de la Clase y cualquier parte del programa.

3.     Protegido: Solo es accesible desde la Clase y las clases que heredan (a cualquier nivel).

4.     Semi cerrado : Solo es accesible desde la clase heredada

5.     Cerrado: Solo es accesible desde la Clase.