PDF de programación - LPS: Ingeniería del Software Orientada a Objetos

Federico Peinado
www.federicopeinado.es

Depto. de Ingeniería del Software e
Inteligencia Artificial
disia.fdi.ucm.es

Facultad de Informática
www.fdi.ucm.es

Universidad Complutense de Madrid
www.ucm.es

 Métodos para desarrollar software en serie

• Planificación
• Análisis
• Especificación
• Diseño
• Codificación
• Documentación
• Pruebas
• Implantación
• Mantenimiento
• Reutilización

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

2

 No sólo es un paradigma de programación

• Programación Orientada a Objetos

 Es una filosofía que afecta a buena parte del

proceso de desarrollo de software
• Diseño Orientado a Objetos

 Además de la naturalidad que se obtiene al

reflejar objetos “reales” en objetos software, el
DOO incorpora técnicas de programación que
fomentan la reutilización y facilitan la
ampliación/adaptación de los programas

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

3

• Datos y procedimientos están separados
• Los procedimientos se pasan datos y operan sobre ellos
• Los programas se dividen en módulos de procedimientos

similares, que se usan entre sí y usan a los de otros módulos

 Diseño Orientado a Objetos (DOO) tipo Java o C++
• Datos (= atributos) y procedimientos (= métodos) están

 Diseño Estructurado (DE) tipo Pascal o C

juntos formando lo que llamamos “objetos”

• Los objetos se comunican entre ellos, transmitiendo

órdenes e información (incluso referencias a otros objetos)

• Los programas se dividen en paquetes de clases (de objetos)

similares, que se relacionan de varias formas entre sí y se
relacionan con las de otros paquetes

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

4

 Abstracción

• “Ocultar algunos aspectos de bajo nivel para que se

muestren con mayor claridad otros de más alto nivel”

• Simplificar la realidad que queremos modelar para

centrarnos en el comportamiento de los objetos software y
no en la implementación de su código

 Encapsulación

• “Ocultar algunos aspectos internos para que se muestren

con mayor claridad otros aspectos más externos”

• Restringir el acceso a los atributos y métodos de los objetos
para centrarnos en el tipo de órdenes e información que se
transmiten y no en su estructura y funcionamiento interno

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

5

 Entidades software dinámicas responsables de una parte de la

funcionalidad del programa
• Combinan tanto “datos” como “procedimientos”
• Se relacionan con otros objetos “heredando” su
estado y sus comportamientos, o actuando como
“clientes” de la funcionalidad que otros ofrecen

 Tienen identidad propia

• Son siempre ejemplares de una cierta clase
• Tienen un identificador único mediante el que

otros objetos pueden referenciarlos

 Tienen un estado

• Atributos: valor de los “datos” que contienen o referencias a otros objetos

con los que comunicarse para dar órdenes, enviar o recibir información

 Tienen ciertos comportamientos

• Métodos: “procedimientos” que es capaz de ejecutar pudiendo, según su

estado, operar sobre sus atributos o delegar parte del trabajo
aprovechándose de los comportamientos de otros objetos

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

6

 Entidades software que definen la estructura

de un tipo concreto de objetos
• Describe sus atributos y sus métodos
• Es el punto de partida para crear nuevos objetos

 Relaciones entre clases

• Generalización y su inversa (especialización)

 Se realiza mediante la herencia entre clases

• Composición (parte de) y su inversa (todo)

 Se realiza mediante la inclusión de referencias a los objetos

que son “partes” en los atributos del objeto que es “todo”

• Asociación (usa a) y su inversa (es usado por)

 También se realiza mediante inclusión de referencias a los

objetos “usados” en los atributos del objeto que los “usa”

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

7

 Proceso formal por el que un objeto

proporciona ordenes a otro objeto
• El objeto cliente debe llamar al método apropiado del

objeto receptor, proporcionarle toda la información
necesaria (argumentos) y recogiendo los resultados
cuando los haya

• El receptor debe realizar la funcionalidad esperada

según la semántica de la orden dada, o delegar en un
tercero dicha responsabilidad (y así sucesivamente…)
 El método es un bloque de código a ejecutar desde el que se
puede acceder a los atributos del objeto y modificar su valor,
llamar a métodos del propio objeto o de otros objetos, etc.

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

8

1. Analizar los requisitos del problema
2. Identificar las clases de objetos necesarias
3. Organizar dichas clases

1. Establecer relaciones de generalización

(jerarquía de herencia de clases)

2. Establecer relaciones de composición
3. Establecer relaciones de asociación

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

9

 Cohesión

misma clase”

 Acoplamiento

• “Relación lógica entre los atributos y los métodos de una

• Cuanto mayor es esta relación mejor se comprende la clase

y mejor se mantiene el código del programa

• “Relación lógica entre los atributos y los métodos de

distintas clases (llamadas clases acopladas)”

• Cuanto menor es esta relación mejor se comprenden las

clases por separado y mejor se mantiene el código del
programa
 Obviamente siempre debe existir cierto nivel de acoplamiento

Ideal del DOO:
Maximizar cohesión y minimizar acoplamiento

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

10

 Filosofía de “Divide y vencerás”

• Mejor intentarlo con muchas clases pequeñas que con

pocas y muy grandes

• En un programa “monolítico” compuesto de una sola

clase o muy pocas clases grandes, no tiene mucho
sentido hablar de encapsulación

 Cuanto más fácil de comprender es una clase,
más fácil de usar, probar y reutilizar, y mejor
se mantiene el código del programa

Ideal del DOO:
Una clase = Un concepto

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

11

Corrección
Simplicidad
Claridad
Seguridad
Escalabilidad
Optimización
… y en general todas las bondades que

persigue la Ingeniería del Software

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

12

Polimorfismo

Encapsulación

Herencia

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

13

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

14

Proteger la implementación interna de una

clase tras una interfaz simple ayuda a
minimizar el acoplamiento entre clases
• En general todos los atributos de una clase deben

declararse como privados

Lo más importante es diseñar esta interfaz

• Todo lo demás se puede diseñar más tarde
• Si está mal diseñada, una vez se haya usado por

otras clases será mucho más difícil arreglarlo todo

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

15

// Opción A
class Punto {

public int _x;
public int _y;

}

 En la práctica (gracias al compilador)

tiene el mismo coste en ejecución

 Todo lo que hace la opción A se

puede hacer con la opción B

 De hecho la opción B es más flexible
que la opción A (si se empieza usando
la opción A, luego para cambiarlo
-por ejemplo a la B- se debe cambiar
todo el código que accede a x e y)

}

// Opción B
class Punto {

return _x;

private int _x;
private int _y;
public int leeX(){
}
public int leeY(){
}
public void ponX(int x){
}
public void ponY(int y){
}

return _y;

_x = x;

_y = y;

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

16

¡Ojo! Aquí estamos devolviendo

manipuladores de los atributos privados
• No estamos ocultando realmente la implementación

(hay acoplamiento con la clase cliente)

• No hay control sobre las
precondiciones de la clase
• El cliente se puede quedar

con referencias a estos
manipuladores y usarlos
posteriormente cuando
se hayan vuelto inválidos

class Circulo {

private Punto _centro;
private int _radio;
public Punto usarCentro() {
}

return _centro;

}

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

17

 La encapsulación indica la flexibilidad de una clase

• ¿Cuanto código externo a esta clase deberíamos cambiar si

cambiase la implementación de esta clase?

• ¿Es posible reducir más el número de métodos públicos que

ofrece la clase, para aumentar su protección?

• ...

 Filosofía: “En vez de pedir a otro objeto la información

que necesitas para hacer un trabajo, pídele a dicho
objeto que haga el trabajo por ti”
 Por defecto no ofrecer métodos que accedan o
manipulen atributos privados de una clase (get y set)
• Y si son necesarios, es preferible que estén en alguna interfaz que
implemente la clase, para al menos desacoplar a otras clases de
posibles cambios en la estructura interna de la clase

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

18

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

19

 Permite especializar un programa sin
modificar el código existente, tan sólo
añadiendo clases

 Favorece la reutilización al evitar que se

repita código (heredado) entre clases

 Favorece la extensibilidad y la flexibilidad

• Las subclases no sólo pueden ampliar el

comportamiento de su superclase (haciendo que esta
pueda usarse desde cualquier parte donde pueda
usarse la subclase), sino que pueden restringirlo o
redefinirlo totalmente

Laboratorio de Programación de Sistemas – Ing. Software Orientada a Objetos

20

 Principio de Sustitución de Liskov (Liskov,

1988)
• “Si B es un subtipo de A entonces en cualquier

situación se puede sustituir un ejemplar de A por otro
de B obteniéndose el