Evolución de la Programación Orientada a Objetos

Transcripción

1 Evolución de la Programación Orientada a Objetos Dr. Luis Gerardo de la Fraga Departamento de Computación Cinvestav Correo-e: fraga@cs.cinvestav.mx 7 de diciembre de 2006 Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 1/32

2 Motivación Se presentará en esta charla: Una revisión histórica del paradigma OO Situar OO contra otros paradigmas, en especial los lenguajes de muy alto nivel Una crítica personal a la programación OO Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 2/32

3 Contenido Introducción Antecedentes de la programación OO Características del modelo OO Comparación entre lenguajes OO Clasificación de los metodologías OO Los lenguajes de muy alto nivel Cuál es el mejor paradigma? Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 3/32

4 Introducción (1/3) La programación OO empezó hace 30 años En los 1990s se incrementó dramáticamente la demanda para sistemas de software OO, por la promesa en la revolución en el desarrollo de software. Han aparerecido varias metodologías para el desarrollo de software, que tienen que ver con algunas o todas las fases del ciclo de vida del software, desde los requerimientos al mantenimiento. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 4/32

5 Introducción (2/3) Algunas características importantes de los sistemas de software actuales son: Complejidad: la arquitectura interna de los sistemas actuales de software es compleja, incluyen frecuentemente concurrencia y paralelismo. La abstracción en terminos de conceptos de OO es una técnica que ayuda a tratar con la complejidad. Amigabilidad: Este es un requerimiento de suma importancia para los sistemas de software en general. Reusabilidad: Tomar componentes creados por otros es mejor que crearlos nuevos. La herencia es un mecanismo de OO que estimula la reusabilidad del software. Facilita el rápido desarrollo del software. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 5/32

6 Introducción (3/3) Las razones del rápido desarrollo en los últimos 15 años han sido: Una mejor modelación de aplicaciones del mundo real La posibilidad del reuso del software durante el desarrollo de un sistema de software Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 6/32

7 Antecedentes (1/2) Simulación de sistemas Clases + objetos Sistemas operativos Monitores Abstracción de datos Paradigma Orientado a Objetos Tipos de datos abstractos + encapsulación Inteligencia artificial Marcos Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 7/32

8 Antecedentes (2/2) La característica común de estas ideas es que un objeto es una entidad lógica o física que está autocontenida. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 8/32

9 Características OO se define por herencia, encapsulación, métodos y mensajes, como en Smalltalk. OO se define encapsulación, abstracción de datos, métodos, mensajes, herencia y vinculación dinámica. Es un modelo de simula el comportamiento ya sea de una parte del mundo real o imaginario. Objetos, clases y herencia. Los objetos son entidades autónomas que tienen un estado y responden a mensajes. Las clases agrupan los objetos por sus atributos y operaciones. Todas tienen el común de usar objetos como una encapsulación para proteger los datos con todas las operaciones legales que actuan sobre esa información oculta. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 9/32

10 Comparación entre lenguajes OO (1/4) 50s Ensamblador Fortran 60s Lisp Algol 70s 80s 90s Flavors Loops CLOS Simula Smalltalk C Ada CLU Beta C++ Actor POOL T C Objetivo ABCL Orient84 Eiffel Java Pascal Modula 2 Pascal Objetivo Modula 3 Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 10/32

11 Comparación entre lenguajes OO (2/4) Lenguaje ensamblador: Intrucciones de máquina (operadores) que manipulan en contenido de localidades de memoria (operandos) Lenguaje de alto nivel: Operadores se vuelven declaraciones y los operandos en variables y estructuras de datos. Los programas están compuestos de de una colección de variables que representan algún dato y un conjunto de procedimientos que manipulan esas variables. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 11/32

12 Comparación entre lenguajes OO (3/4) Características Tipos Apoyo Vinculación Biblioteca X de de dinámica extensa Lenguajes datos herencia Simula Si Si Si No CLU Si No Si No Ada Si No No Si Smalltalk Si Si Si Si C Objetivo Si Si Si Si C++ Si Si Si Si CLOS Si Si Si No Pascal Obj. Si Si Si No Beta Si Si Si No Eiffel Si Si Si Si Actor Si Si Si No Java Si Si Si Si Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 12/32

13 Clasificación de los metodologías OO (1/6) Varios métodos han sido propuestos para sistematizar el proceso de vida del software. Y muchas metodologías de desarrollo de software han sido propuestas, y éstas pueden clasificarse en tres categorías: Descomposición funcional. Enfásis en datos, más que en funciones. Ambos puntos de vista: funcional y datos. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 13/32

14 Clasificación de los metodologías OO (2/6) Descomposición funcional: Diseño Estructural, Refinamiento por Pasos. Enfásis en datos, más que en funciones: Programación Estructurada, Modelo Entidad-Relación Ambos puntos de vista: funcional y datos: Análisis Estructural, Análisis de Sistemas Estructurados, Análisis de Sistemas Estructurados y Metodología de Diseño. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 14/32

15 Clasificación de los metodologías OO (3/6) Desarrollo estructural: Análisis estructural, diseño estructural y programación estructurada. Aplicar primero el diseño estructural y luego la proximación orientada a objetos resulta en problemas dado que no se puede mapear apropiadamente las funciones en objetos. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 15/32

16 Clasificación de los metodologías OO (4/6) Metodologías orientadas a objetos : Adaptación: mezclar una aproximación orientada a objetos con una metodología bien conocida de desarrollo estructural. Asimilación: usar una metodología orientada a objetos para desarrollar sistemas de software, pero que siguen el modelo tradicional del ciclo de vida del software. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 16/32

17 Clasificación de los metodologías OO (5/6) Análisis Estructurado Diagramas de Flujo de datos + MRE Análisis Análisis Orientado a Objetos Diagramas de clases Diseño estructural Tablas de estructura Diseño Diseño Orientado a Objetos Diagramas de clases + objetos Programación estructurada Datos Estructuras + Funciones Realización Programación Orientada a Objetos Tipos de datos abstractos + Herencia Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 17/32

18 Clasificación de los metodologías OO (6/6) La orientación a objetos tiene la necesidad de una vista organizada y manejable del desarrollo del software en todas las fases del modelo del ciclo de vida del software. Esta demanda ha sido satisfecha por el Lenguaje de Modelado Unificado (UML) y por herramientas CASE tales como Rational Rose. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 18/32

19 Los lenguajes de muy alto nivel Son lenguajes que trabajan en scripts, son de más alto nivel con menos escritura Instrucciones/declaración Scripting Visual Basic Java Tcl/Perl C++ C Ensamblador Programación de sistemas Grado de escritura Ejemplos: Perl, PHP, Python, Tcl/Tk, Visual Basic Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 19/32

20 Perl Puede verse como la unión de: el shell, awk y sed. También permite el uso de objetos. Tiene una gran cantidad de módulos : Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 20/32

21 Cuál es el mejor paradigma? Procedural Orientado a objetos Alto nivel Deben conocerse y dominarse todos los paradigmas Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 21/32

22 Realizaciones Los lenguajes de alto nivel pueden usar en programas cortos, de rápido desarrollo, que se ejecutarán unas pocas veces. También en programas para tratamientos de textos. Los procedurales en programas pequeños donde queremos muy alta eficiencia. OO debe usarse en grandes proyectos de software donde se tiene una clara identificación de los objetos. Para realizar interfaces de usuario. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 22/32

23 Interfaces gráficas con Qt Ventana principal Widgets Evento de ratón Ventana de dibujo Evento de teclado Evento de reloj Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 23/32

24 Realizaciones Qué tanto es grande? XMIPP se cambió a objetos en tres años. El sistema de administración de conferencias se hizo procedural. Se puede forzar el uso de objetos? Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 24/32

25 Aplicación Comparación Razón de código Razón de esfuerzo Aplicación de base Ver. C++: 2 meses: 60 de datos Ver. TCL: 1 día Instalación y prueba Aplicación de prueba en C: de un sistema de cómputo 272,000 lineas, 120 meses, Aplicación C FIS: 90,000 lineas, 60 meses. Versión Tcl/Perl: 7,700 lineas, 8 meses Biblioteca de base Versión en C++: 2-3 meses 8-12 de datos Versión Tcl: 1 semana Escaner de seguri- Versión en C: 3,000 lineas, 10 dad: Simulador e interfaz Ver. Tcl: 300 lineas Versión en Java: 3,400 lineas, 3-4 semanas, Versión en Tcl: 1,600 lineas, < 1 semana Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 25/32

26 Modelos del sistema SMC Diagrama general de casos de uso Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 26/32

27 Diagrama de estados de un artículo Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 27/32

28 Diseño Diagrama de subsistemas Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 28/32

29 Implementación: Disposición física de los archivos Disposición física de los archivos Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 29/32

30 Conclusiones La programación OO tuvo un crecimiento muy grande en los 1990s Aunque todavía se debate los beneficios de OO, a treinta años de su invención, OO todavía seguirá usándose Para usar OO deben aplicarse las técnicas de Ingeniería de Software. Deben dominarse los tres paradigmas: alto nivel, OO, procedural. Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 30/32

31 Esta presentación puede encontrarse en: fraga/charlas/ Referencias: L.F. Capretz, A brief history of the Object-Oriented Approach, Software Engineering Notes (ACM SIGSOFT), pp 1-10, vol 28, no 2, March 2003 J.K. Ousterhout, Scripting: Higher level programming for the 21st century, IEEE Computer Magazine, pp 23-30, March Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 31/32

32 El Departamento de Computación, Cinvestav Ofrecemos: 1. Maestría en Ciencias en Computación 2. Doctorado en Ciencias en Computación Dr. Luis Gerardo de la Fraga Cinvestav Evolución de la Programación Orientada a Objetos 32/32