Curso de Java POO: Programación orientada a objetos

Transcripción

1 Curso de Java POO: Programación orientada a objetos Luis Guerra l.guerra@upm.es Curso INEM. Programación en Java Marzo 2011

2 Índice Previo Repaso y encapsulación Empaquetado Relaciones entre clases Herencia Polimorfismo Abstractas e Interfaz

4 Paradigma Un paradigma es una forma de afrontar la construcción de código software No hay paradigmas mejores ni peores Todos tienen sus ventajas e inconvenientes Hay distintos paradigmas: POO, Estructurado, Funcional, Lógico, etc

5 Características de la POO Facilidad de diseño y relación con el mundo real (UML) Reusabilidad y facilidad de mantenimiento Sistemas más complejos Abstracción Trabajo en equipo Del lenguaje máquina hacia el mundo real Resuelve problemas complicados. No está pensado para tareas sencillas

6 UML UML (Unified Modeling Language): Lenguaje unificado de modelos Mapa del código. No sirve para desarrollar, sino para describir Se utilizan diferentes diagramas. 13 en UML 2.0 Figura: Jerarquía de diagramas UML 2.0

7 Elementos de la POO Los elementos principales son: clases: Especificación de un conjunto de elementos objetos: Elemento autónomo y con una funcionalidad concreta. Instancias concretas de una clase

8 Elementos de la POO Los elementos principales son: clases: Especificación de un conjunto de elementos objetos: Elemento autónomo y con una funcionalidad concreta. Instancias concretas de una clase También se basa en otros conceptos, como herencia, polimorfismo y encapsulamiento, que serán estudiados más adelante

9 Perros. Objetos y Clases

13 Resumen de objetos y clases Clases Representan conceptos o entidades significativas de un problema Se pueden ver como plantillas para definir elementos (objetos) Pueden estar directamente relacionadas unas con otras Objetos Elementos con comportamiento definido en la clase y estado concreto Instancias de clase Interactuan por medio de mensajes

14 Resumen de objetos y clases Clases Representan conceptos o entidades significativas de un problema Se pueden ver como plantillas para definir elementos (objetos) Pueden estar directamente relacionadas unas con otras Objetos Elementos con comportamiento definido en la clase y estado concreto Instancias de clase Interactuan por medio de mensajes

15 Métodos y atributos Comportamiento, describe los servicios que proporciona una clase (lo que se puede hacer con ella). Son los métodos Estado, describe el estado interno. Existen varias formas de definir distintos estados. Son los atributos

16 Métodos Definen el comportamiento de los objetos de una clase Devuelven un resultado Pueden necesitar parámetros Estructura Cabecera: tiposalida - nombre - (parámetros) Cuerpo: Se define la implementación del servicio

17 Métodos habituales Constructor Sirve para inicializar un objeto al crearlo Existe sobrecarga (distintos parámetros) (para cualquier método) Coincide con el nombre de la clase y no devuelve nada por definición

18 Métodos habituales Constructor Sirve para inicializar un objeto al crearlo Existe sobrecarga (distintos parámetros) (para cualquier método) Coincide con el nombre de la clase y no devuelve nada por definición Get & Set Sirven para obtener o para modificar los atributos de una clase

19 Métodos habituales Destructor No es tan habitual, no se suele usar (se hace de manera automática) Se tiene que sobreescribir No devuelve nada por definición

20 Métodos habituales Destructor No es tan habitual, no se suele usar (se hace de manera automática) Se tiene que sobreescribir No devuelve nada por definición finalize void f i n a l i z e ( )

21 Atributos Describen el estado interno de cada objeto concreto Pueden ser: Tipos básicos (int, boolean, short, etc) Array de elementos Referencias a otros objetos

22 Tipos de variables De instancia: Definida para las instancias de una clase. Una copia por objeto

23 Tipos de variables De instancia: Definida para las instancias de una clase. Una copia por objeto De clase: Definida para la clase. Una copia por clase static s t a t i c i n t p e r r o s = 0 ;

24 Tipos de variables De instancia: Definida para las instancias de una clase. Una copia por objeto De clase: Definida para la clase. Una copia por clase static s t a t i c i n t p e r r o s = 0 ; Local: Definida dentro del cuerpo de un método, ámbito restringido

25 Uso de objetos e interacción Los objetos son instanciaciones de las clases. Es necesario realizar dicha instanciación para poder usarlos Se comunican entre si mediante paso de mensajes La invocación de los métodos es la manera en la que se realiza el paso de mensajes

26 Ejemplo de plantilla p u b l i c c l a s s NombreClase { } / A t r i b u t o s : t i p o nombreatributo1 ; t i p o nombreatributo2 ; / / Metodos : s a l i d a nombremetodo1 ( p a r a m e t r o s ) { c o n t e n i d o d e l metodo } ; s a l i d a nombremetodo2 ( p a r a m e t r o s ) { c o n t e n i d o d e l metodo } ; /

27 Ejemplos de métodos habituales c l a s s P e r r o { S t r i n g nombre ;... void P e r r o ( S t r i n g nombre ) { t h i s. nombre = nombre ; } S t r i n g getnombre ( ) { r e t u r n t h i s. nombre ; } void setnombre ( S t r i n g nombre ) { t h i s. nombre = nombre } }

28 Ejemplo de clase Perro

29 Ejemplo de clase Perro p u b l i c c l a s s P e r r o { S t r i n g nombre ; S t r i n g r a z a ; f l o a t a l t u r a ; } void p e r r o ( ) {} void comer ( ) {} void d o r m i r ( ) {} void l a d r a r ( ) {}

30 Instanciación de objetos Antes de poder usar un objeto tenemos que crearlo: Nuevo operador Tipo identificador = new Tipo() Ejemplo con Perro Perro mipancho = new Perro ( Pancho )

31 Instanciación de objetos Antes de poder usar un objeto tenemos que crearlo: Nuevo operador Tipo identificador = new Tipo() Ejemplo con Perro Perro mipancho = new Perro ( Pancho ) P e r r o mipancho = new P e r r o ( Pancho, Cocker, 40)

32 Operadores Operador. Acceso a miembros de una clase: mipancho. nombre = Pancho ; mipancho. l a d r a r ( ) ;

33 Operadores Operador. Acceso a miembros de una clase: mipancho. nombre = Pancho ; mipancho. l a d r a r ( ) ; Operador this Acceso a atributos dentro de la propia clase: t h i s. nombre = Pancho ;

34 Uso de objetos Una vez tenemos el objeto instanciado......podemos modificar su estado usando los métodos P e r r o mipancho = new P e r r o ( Pancho, Cocker, 40)

35 Uso de objetos Una vez tenemos el objeto instanciado......podemos modificar su estado usando los métodos P e r r o mipancho = new P e r r o ( Pancho, Cocker, 40) mipancho. setnombre ( Toby ) mipancho. dormir ( )

37 Repaso de conceptos Clase Objeto Atributo Variable Método Instanciar Constructor finalize Paso de mensajes static Operador. Operador this Sobrecarga final

38 Algunas preguntas Tienen valor los atributos de una clase? Qué ocurre si no hay constructor en una clase? Qué ocurre si en el constructor de un objeto no se inicializan todos sus atributos? Se puede utilizar una clase como atributo de otra clase? Qué ocurre si hay más de una clase con main?

39 Encapsulación Puede (y suele) haber distintos niveles de visibilidad: public: se puede acceder desde cualquier lugar private: sólo se puede acceder desde la propia clase protected: sólo se puede acceder desde la propia clase o desde una clase que herede de ella De esta forma se controla qué cosas son modificables y cómo se pueden modificar El estado suele ser privado, y se suele modificar a través del comportamiento

40 Ejemplo de clase Perro con visibilidad

41 Ejemplo de clase Perro con visibilidad p u b l i c c l a s s P e r r o { p r i v a t e S t r i n g nombre ; p r i v a t e S t r i n g r a z a ; p r i v a t e f l o a t a l t u r a ; } p u b l i c void p e r r o ( ) {} p u b l i c void comer ( ) {} p u b l i c void d o r m i r ( ) {} p u b l i c void l a d r a r ( ) {}

42 Uso de métodos get y set Get Devuelve el valor de una variable Set Modifica el valor de una variable Se pueden llamar como se quiera El uso indiscriminado de estos métodos elimina la encapsulación en Java. Principalmente si no se tiene cuidado al programar cosas que pueden no tener sentido (peso negativo, día 34, etc.)

44 Organización de clases Puede haber más de una clase en el mismo fichero fuente......pero sólo una puede ser pública y debe coincidir en nombre con el fichero Lo habitual suele ser tener una clase por cada fichero fuente

45 Ficheros El código de una clase pública se encontrará en un fichero.java El nombre del fichero coincidirá con el nombre de la clase

46 Ficheros El código de una clase pública se encontrará en un fichero.java El nombre del fichero coincidirá con el nombre de la clase Excepción En un fichero podría haber varias clases, si sólo una de ellas es public y el resto clases auxiliares

47 Paquetes Las clases se agrupan en paquetes El paquete al que pertenece una clase se indica al comienzo del fichero:

48 Paquetes Las clases se agrupan en paquetes El paquete al que pertenece una clase se indica al comienzo del fichero: Package package ejemplo ; p u b l i c c l a s s... {

49 Paquetes Las clases se agrupan en paquetes El paquete al que pertenece una clase se indica al comienzo del fichero: Package package ejemplo ; p u b l i c c l a s s... { Una clase sólo puede pertenecer a un paquete

50 Paquetes Se pueden organizar los paquetes de forma jerárquica Jerarquia package ejemplo. o b j e t o s ; Para usar una clase que está en distinto paquete: Se puede importar la clase entera Se pueden realizar llamadas utilizando: nombrepaquete.loquesea

51 Importar clases Se puede importar un conjunto de clases O una clase concreta import import ejemplo. ; import ejemplo. Concreto ;

52 Librerias externas Se pueden utilizar librerias (clases compiladas) externas a nuestro código Por defecto, la libreria básica de JDK está cargada Por eso podemos utilizar directamente cosas como Math.PI Cualquier paquete compilado se puede guardar como un.jar......y, por lo tanto, usarlo en otro proyecto

53 .JAR Las librerias son ficheros.jar (Java ARchive) Al compilar se guardan en la carpeta dist Para usarlos, los añadimos a nuestro proyecto: Propiedades - Librerias - Añadir JAR

55 Introducción a UML Las relaciones entre clases se suelen ver en el diagrama de clases en la fase de diseño Posteriormente se implementan en el código dependiendo del tipo de relación Figura: Ejemplo de clase en UML

56 Asociación Relación entre clases que se mantiene en el tiempo Puede tener un nombre, una dirección y una cardinalidad Se refleja cuando se introducen referencias a objetos como atributos Dependiendo de la cardinalidad, habrá que usar arrays o estructuras de datos

57 Agregación Caso particular de asociación con contenido semántico Hay una clase que representa el todo y el resto son las partes El ciclo de vida de las partes no está ligado al del todo Ejemplo: PC y monitor

58 Composición Caso particular de agregación En este caso, la clase todo controla a las clases parte Las clases parte no existen sin la clase todo Ejemplo: Árbol y hojas En lenguajes con recolector de basura, la diferencia entre composición y agregación es conceptual

59 Dependencia Es muy habitual Es cuando una clase utiliza a otra Se refleja en las clases cuando: Una clase hace una instanciación de otro objeto Cuando se pasa un objeto como parámetro de un método de otro objeto Cuando se realiza un return de un objeto

60 Generalización Es una relación de herencia Se puede sustituir por la frase es un Ejemplo: Medio de transporte y coche Existe la relación de Realización, cuando se implementa una interfaz (se verá más adelante)

61 Ejemplo de diagrama de clases Figura: Ejemplo de diagrama de clases

62 Ejemplo de diagrama de clases II Figura: Ejemplo de diagrama de clases con relaciones

64 Herencia Es un mecanismo que sirve para reutilizar clases Se utiliza cuando existen clases que comparten muchas de sus características Se extiende la funcionalidad de clases más genéricas Se introducen los conceptos de superclase y subclase

65 Superclase y Subclase Trabajador es la superclase Empleado y consultor son subclases

66 Superclase y subclase Los objetos de las subclases pueden poseer atributos y métodos propios (no existentes en la superclase): adición Y además, heredan los atributos y métodos de la superclase

67 Clase Object Realmente todas las clases que creemos son subclases...

68 Clase Object Realmente todas las clases que creemos son subclases......de la clase Object Esta clase tiene métodos habituales que están disponibles para cualquier clase que creemos: clone equals tostring...

69 Palabras reservadas extends Sirve para indicar la superclase de la cual se hereda super Sirve para acceder a miembros de la superclase desde la subclase super() = Llamada al constructor super.metodoquesea = Llamada al métodoquesea

70 Ejemplo de superclase p u b l i c c l a s s Mamifero { p r i v a t e S t r i n g o r i g e n ; p r i v a t e i n t p a t a s ; p r i v a t e S t r i n g nombre ;... } p u b l i c Mamifero ( S t r i n g nombre, S t r i n g o r i g e n, i n t p a t a s ) { t h i s. nombre = nombre ; t h i s. o r i g e n = o r i g e n ; t h i s. p a t a s = p a t a s }...

71 Ejemplo de subclase p u b l i c c l a s s P e r r o extends Mamifero { p r i v a t e S t r i n g r a z a ;... } p u b l i c P e r r o ( S t r i n g nombre, S t r i n g o r i g e n ) { super ( nombre, o r i g e n, 4) }...

72 Recordatorio Los miembros protected son accesibles desde los miembros de su subclase Un objeto de una subclase, también es objeto de la superclase. Al revés no Java no permite herencia múltiple

73 Redefinición de métodos Se puede modificar localmente el comportamiento de los métodos heredados De esta manera, objetos de diferentes tipos pueden responder de forma diferente a la misma llamada Permite programar de manera más general Override La palabra encima de un método indica al compilador que queremos sobreescribir el método de la clase que estamos heredando.

74 Ejemplo Se mueve igual un pez, un pájaro o una rana?

75 Ejemplo Se mueve igual un pez, un pájaro o una rana? En cambio, todos son animales y por tanto podrían heredar el método mover de dicha clase

76 Ejemplo Se mueve igual un pez, un pájaro o una rana? En cambio, todos son animales y por tanto podrían heredar el método mover de dicha clase Gracias a la redefinición, cada objeto concreto realizará la operación mover como corresponda

77 Apuntes No se debe confundir la redefinición con la sobrecarga En caso de querer no permitir la redefinición de métodos o incluso la creación de subclases (herencia): final p u b l i c f i n a l void mover ( ) p u b l i c f i n a l c l a s s Perro extends Mamifero NOTA: Se puede preguntar si un objeto es instancia de otro concreto con la palabra reservada instanceof

79 Concepto Consiste en la posibilidad de que una referencia a un objeto, pueda conectarse también con objetos descendientes de éste Por tanto, es la capacidad de un objeto para comportarse de múltiples formas Tiene sentido por la existencia de la herencia Sirve para generalizar, olvidándose de detalles y buscando puntos comunes

80 Uso Se usa en la construcción de estructuras de datos (variables polimórficas) Escenario: Necesitamos mantener un array de perros y gatos de una cĺınica veterinaria Cómo definimos dicho array? Usamos uno o dos? También se puede realizar de manera impĺıcita en el paso de argumentos Ejemplo p u b l i c void metodoquesea ( Mamifero m)

82 Clases Abstractas Es una clase tan genérica, que nunca se creará una instanciación en objetos Sirve sólo como superclase, y por tanto, para definir subclases

83 Clases Abstractas Es una clase tan genérica, que nunca se creará una instanciación en objetos Sirve sólo como superclase, y por tanto, para definir subclases Cuando uno de los métodos no tiene implementación, estamos ante una clase abstracta El método sin implementación será un método abstracto abstract p u b l i c abstract c l a s s F i g u r a p u b l i c abstract double a r e a ( ) ;

84 Ejemplo abstract Una figura es una clase abstracta típica... Por qué?

85 Ejemplo abstract Una figura es una clase abstracta típica... Por qué? No se puede calcular el área de una fígura

86 Ejemplo abstract Una figura es una clase abstracta típica... Por qué? No se puede calcular el área de una fígura Es necesario saber qué figura es la subclase (círculo, cuadrado...) Y redefinir el método para calcular el área dependiendo de la figura concreta

87 Clases Interfaz Una interfaz es una clase completamente abstracta No contiene nada de implementación ni encapsula datos Los atributos sólo pueden ser constantes y deben inicializarse Siempre public, static y final La ventaja es que indica el qué pero no el cómo, define el comportamiento, pero no la implementación

88 Palabras reservadas interface p u b l i c i n t e r f a c e F i g u r a implements p u b l i c c l a s s C i r c u l o implements F i g u r a

89 Interfaz Toda clase que implemente una interfaz debe proporcionar una definición a sus métodos Si alguno de los métodos no obtiene una conducta, estaremos creando una clase abstracta Si no se hace correctamente se obtendrán errores de compilación

90 Herencia múltiple Ya hemos dicho que no existe herencia múltiple......pero se pueden usar interfaces para ello Una clase puede implementar más de una interfaz Una interfaz puede heredar de otra interfaz

91 Herencia múltiple Ya hemos dicho que no existe herencia múltiple......pero se pueden usar interfaces para ello Una clase puede implementar más de una interfaz Una interfaz puede heredar de otra interfaz

92 Herencia múltiple A, B y C deben ser interfaces B y C son subclases de A D extiende tanto a B como a C (y por tanto a A)