PDF de programación - Introducción a la Orientación a Objetos

Introducción a la Orientación a

Objetos

Breve historia de la OO

● 1960s. Simula incorpora características propias de la

OO.

● 1970s. Smalltalk. Lenguaje totalmente OO.
● 1990s. “Boom” de la OO.
● 2000-Hoy. Época dorada de la OO.

“Si yo tuviera que vender mi gato (al menos a un informático), no diría
que es amable y autosuficiente y que se alimenta de ratones: más bien
diría que está orientado a objetos”

Roger King

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Metodologías y OO

● Presente en todas las fases de la metodología de

desarrollo:

Análisis

Diseño

Implementación

Validación

Mantenimiento

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Breve historia de UML

● Representar artefactos en metodologías OO
● 1990s:

- James Rumbaugh: OMT, Grady Booch: Booch's

method, Ivar Jacobson: OOSE

- Unified Modelling Language (UML)

ISO/IEC 19501:2005 Information technology — Open Distributed
Processing — Unified Modeling Language (UML) Version 1.4.2.

● UML es el estándar adoptado por la industria
● Última versión: UML 2.0 (2.1.x)

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OO desde la Programación Estructurada

● OO como evolución del concepto de TAD

- Un objeto es una entidad simple
- Los sistemas complejos se forma estableciendo

relaciones entre objetos

- Una aplicación es un conjunto de objetos que

interactúan entre sí mediante paso de mensajes

- El control de la aplicación viene dado por el orden en

que se envían los mensajes

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OO y Paso de Mensajes (i)

● Paso de mensajes

- Un objeto envía un mensaje a otro, invocando una

operación

- El receptor ejecuta el método correspondiente y

devuelve el resultado

1: validarPago()

pasarelaDePago

controladorPedidos

2: enviarPedido()

almacen

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OO y Paso de Mensajes (ii)

● Paso de mensajes
- Visión ortodoxa

● Cada objeto es un thread de ejecución independiente
● Paso de mensajes = mensajes entre threads

- Implementaciones actuales
● Inicialmente un único thread
● Paso de mensajes = llamada a función
● Manejo explícito de threads y RPCs

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Visión General de la OO

- Problemas que pretende resolver la OO:
Mantenimiento | Extensibilidad | Reutilización

- ¿ Cómo ? Idea inicial: las entidades (objetos) del

dominio son la parte más estable del sistema

- Características básicas de la OO:

● Abstracción. El objeto representa entidades cercanas al

dominio del problema, no a la máquina

● Encapsulación. El objeto oculta su información, los demás
objetos acceden a su información a través de una interface
definida por él (concepto de caja negra)

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Ejercicio

● Identificar posibles objetos en una aplicación de

mensajería instantánea

● ¿ Qué problemas propios de la OO nos hemos

encontrado ?
- Identificar objetos
- Establecer atributos y métodos

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Introducción a UML (i)

- Es en su mayoría un lenguaje gráfico
- Cubre análisis, diseño, despliegue
- Extensible, sus componentes son opcionales
- Abierto a interpretación (p.e. implementar un diseño)

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Introducción a UML (ii)

● Distintos tipos de diagramas para expresar distintos

aspectos del desarrollo:
- Diagrama de casos de uso
- Diagrama de clases, de paquetes, de componentes
- Diagrama de secuencia, de colaboración, de actividad,

de estados

- Diagrama de despliegue
- ...

● Especificación: ~ 1.000 páginas

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Introducción a UML (iii)

● Herramientas de UML

- Papel y lápiz
- Software de dibujo especializado
- Herramienta integrada en un entorno de desarrollo

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Propiedades de los objetos (i)

● Objeto: "encapsulamiento de un conjunto de

operaciones (métodos) que pueden ser invocados
externamente, y de un estado que recuerda el efecto
de los servicios"
"Análisis y diseño detallado de Aplicaciones informáticas

de gestión" [Piattini et al., 1996]

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Propiedades de los objetos (i)

● Estado

- Viene dado por el valor de sus atributos
- Cambia a medida que se ejecuta el programa

unaLista

- items = [“abc”,”foo”,”bar”]
- last = 3
- it =2
+ añadir(item:string)
+ borrar(item:string)
+ elemento_en(i:int):string
+ siguiente():string

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Propiedades de los objetos (ii)

● Identidad

- Cada objeto tiene identidad propia,
independientemente de su estado.

unaLista

- items = [“abc”,”foo”,”bar”]
- last = 3
- it = 2

otraLista

- items = [“abc”,”foo”,”bar”]
- last = 3
- it = 2

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Propiedades de los objetos (iii)

● Comportamiento

- Todo objeto posee un conjunto de métodos que

determinan su comportamiento

unaLista

- items = [“abc”,”foo”,”bar”]
- last = 3
- it = 2
+ añadir(item:string)
+ borrar(item:string)
+ elemento_en(i:int):string
+ siguiente():string

unaListaOrdenada

- items = [“abc”,”bar”,”foo”]
- last = 3
- it = 2
+ añadir(item:string)
+ borrar(item:string)
+ elemento_en(i:int):string
+ siguiente():string

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Propiedades de los objetos (iv)

● Tiempo de vida

- El objeto existe durante un período finito de tiempo.
- La mayoría una parte de la ejecución del programa

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Resumen

● OO cubre el ciclo de
desarrollo completo

● Características:

- Abstracción
- Encapsulación

● Paso de mensajes
● UML

● Objeto

- Encapsula:
● Atributos
● Métodos

- Propiedades:

● Estado
● Identidad
● Comportamiento
● Tiempo de vida

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LOO basado en prototipos o clases

● Basado en prototipos

- Javascript, self, ...
- Menos populares (salvo javascript)
- Un objeto se crea duplicando otro objeto existente

● Basado en clases

- Java, C#, C++, Ruby, Smalltalk, Eiffel, ...
- Más extendidos
- Los objetos se crean a partir de clases

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Clases

● Clase: definición abstracta de un objeto.

conjunto de, plantilla, definición de, ...

“Una clase es una descripción de un conjunto de objetos

que manifiestan los mismos atributos, operaciones,
relaciones y la misma semántica”

(Object Modelling and Design [Rumbaught et al., 1991])
“Una clase es un conjunto de objetos que comparten una

estructura y un comportamiento comunes”

[Booch G., 1994]

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Especificación de una clase

● Definición de una clase:

- Nombre de la clase
- Lista de atributos
- Lista de métodos

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Clases. Problemas de diseño

● No Bajo acoplamiento
● Clases sin métodos

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Visibilidad (i)

● Visibilidad de atributos y métodos

- Público
- Privado

● Los atributos públicos rompen la encapsulación

selectores / modificadores
(getters / setters)

métodos públicos: interface
(contrato)

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Visibilidad (ii)

● Ámbitos especiales:

- Protegido (#)
- Paquete (~)

● Solucionan problemas de implementación, no de

diseño

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Instanciación

● Crear un objeto (instancia) a partir de la definición de

una clase

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Clases. Convenciones

● Nombres de las clases

- Guía de estilo. P.e. CamelCase
- Singular
- Sustantivos

● Nombres de los atributos

- Privados comenzando por subrayado “_”

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Paquetes (i)

● Un paquete (package) es una agrupación de clases

relacionadas.

● Favorece el reuso y la creación de librerías.
● Los LOO suelen tener soporte de paquetes.

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Paquetes (ii)

● Estereotipos y relaciones entre paquetes

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Relaciones (i)

● Permiten

- Intercambio de mensajes
- Composiciones complejas de objetos

● Tipos de relaciones

- Dependencia
- Generalización
- Asociación
- Agregación / composición

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Relaciones (ii)

● Datos de una relación

- Cardinalidad
- Navegabilidad
- Restricciones

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Asociación

● Relación de tipo general

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Implementación de asociaciones

● Las relaciones se implementan como atributos según

su cardinalidad
- 0..1 => referencia
- 0..n => colección (lista, array, ...)

● Los atributos no se especifican en el diseño
● Práctica común:

- nombre del atributo = papel en la relación

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Paso de mensajes

● Mensaje: nombre + argumentos
● Un mensaje invoca una operación

- Cada operación se corresponde con un método
- Distintos objetos implementan la operación mediante

métodos con implementaciones distintas
- En general, los mensajes son síncronos
- Los LOO implementan el paso de mensajes como

llamadas a función

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Diagrama de secuencia

● Secuencia temporal de envío de mensajes

- Muestra un caso concreto

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Agregación y composición (i)

● Relación “es_parte_de”
- Jerarquía todo / parte
- Permite la creación de estructuras complejas
- El objeto base delega en sus agregados

● Composición vs. agregación

- “es_parte_de” completo / incompleto
- Tiempo de vida vinculado

● Implementación: equivalente asociaciones

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Agregación y composición (ii)

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Generalización (i)

● Relación “es_un”

- Jerarquía generalización / especialización
- Permite la herencia entre clases
- Jerarquía de clases. Superclases, subclases

Las clases hijas heredan
atributos y métodos de la
clase padre y ancestros.

Pueden redefinir y añadir
atributos y métodos.

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Generalización (ii)

● Especialización

- Un objeto de la clase hija puede usarse en los mismos

lugares que un objeto de la clase padre, pero no
viceversa

- Punto de extensi