Contenidos. Técnicas de POO. Abstracción. Abstracción. Programación Orientada a Objetos Facultad de Informática

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1 Contenidos Técnicas de POO Programación Orientada a Objetos Facultad de Informática! Abstracción! Definición de clases e interfaces! Mensajes y métodos! Herencia de clases! Composición de objetos Dep. Sistemas Informáticos y Programación Universidad Complutense Madrid Facultad de Informática UCM, Abstracción! Definición! Suprimir o esconder algunos detalles de un proceso o artefacto con el propósito de resaltar más claramente otros aspectos, detalles o estructura! Ocultar información, o encapsulado, en programación, consiste en omitir detalles de implementación! Permite gestionar la complejidad! Ejemplo de niveles de abstracción: mapas! Un mapa del mundo muestra continentes, grandes cordilleras y ríos! Un mapa de un continente muestra todos los países y las ciudades principales! Un mapa de un país muestra las principales ciudades y carreteras! Un mapa de una ciudad muestra las calles! Cada nivel tiene información apropiada al nivel de abstracción Abstracción! Formas de abstracción en OO! Interfaz vs. Implementación Definición de la signatura de las operaciones (interfaz) Implementación de las operaciones (clase) Puede haber varias implementaciones de una misma interfaz! División en partes: tiene-un (agregación) Permite bajar a otro nivel de complejidad La composición es un tipo especial de agregación! División en especialización: es-un (herencia) Permite categorizar información! Paquetes (package en Java, namespace en C++): controla la visibilidad de una colección de objetos respecto al resto public, private, protected Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM,

2 Definición de clases Definición de clases! Las clases proporcionan:! Encapsulado, ocultamiento de información, reduciendo la cantidad de detalles que deben recordar/comunicar los programadores! Una visión de servicio: la posibilidad de caracterizar un objeto por el servicio que proporciona, sin saber cómo realiza su tarea! Instanciación: la posiblidad de crear múltiples instancias de una abstracción! C++ class CartaBaraja { public: enum Palos {Oros, Copas, Espadas, Bastos Palos palo () { return valorpalo; } int numero () { return valornumero; }! Dos visiones del software:! Externa: lo que hace un objeto Visión de servicio: interfaz! Interna: cómo lo hace Visión de implementación private: Palos valorpalo; int valornumero; Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM, Definición de clases! C# enum Palos {Oros, Copas, Espadas, Bastos // En C# un enum no puede definirse dentro de una clase class CartaBaraja { public Palos palo () { return valorpalo; } public int numero () { return valornumero; } private Palos valorpalo; private int valornumero; Definición de clases! Java class CartaBaraja { public Palos palo () { return valorpalo; } public int numero () { return valornumero; } private Palos valorpalo; private int valornumero; public static final int Oros = 1; public static final int Copas = 2; public static final int Espadas = 3; public static final int Bastos = 4; En Java, hasta la versión 1.4 no se pueden definir enum Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM,

3 Clases anidadas Interfaces en Java! En C++, C# y Java se pueden definir clases anidadas dentro de otras class ListaEnlazada { //... private class Enlace { // clase anidada public int valor; public Enlace siguiente; } }! Tienen acceso a los miembros de la clase que las contiene! Se pueden esconder de otras clases Facultad de Informática UCM, ! Una interfaz (interface en Java) sólo puede definir la signatura de métodos y constantes! Varias clases pueden implementar la misma interfaz! Se puede definir una variable del tipo de interfaz que referencie a objetos de cualquiera de esas clases interface Automovil {{ public publicvoid voidarrancar(); public publicvoid voidacelerar(double a); a); // //... class... classcoche implements Automovil {{ public publicvoid voidarrancar() {{ /* /* implementación */ */ }} public publicvoid voidacelerar(double a) a) {{ /* /* implementación */ */ }} // //... Facultad de Informática UCM, Mensajes! Un mensaje no es una función! Un mensaje se envía siempre a un objeto, el receptor! La acción que se realiza la determina el receptor, diferentes receptores pueden tomar distintas acciones! Todos los mensajes tienen tres partes:! El receptor del mensaje! El selector del mensaje! Una lista opcional de argumentos juego.muestracarta (unacarta, 12, 8);! El método asociado al mensaje se puede determinar! En tiempo de compilación: vinculación estática Se asocia al tipo de la variable! En tiempo de ejecución: vinculación dinámica Se asocia al valor Definición de métodos! Todos los métodos se definen por:! Un nombre! Una signatura: tipo de argumentos y valor de retorno Métodos con el mismo nombre se pueden distinguir por tener signaturas distintas! Un cuerpo: código que se ejecutará cuando se invoque el método! Métodos! Constructores! Métodos de Acceso (get) y Modificación (set) Para ver/modificar el valor de los atributos Permiten definir un atributo como readonly si sólo hay el método getx() Permiten cambiar la representación interna del atributo, o añadir funcionalidad (por ejemplo, contar el número de accesos)! Operaciones! Finalizadores (destructor en C++) Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM,

4 Definición de métodos! Consejo: Orden de definición de los métodos! Primero los más importantes! Los constructores son importantes, ponerlos al principio! Poner antes los métodos públicos que los privados! Agrupar cuando haya muchos métodos! Listarlos en orden alfabético! Recuerda que el código no lo lee únicamente el programador que lo escribe y piensa en los lectores de tu código Definición de métodos! Separación de declaración e implementación! Por ejemplo, en C++ Legibilidad: Poner en la definición de clase solo aquellos métodos muy cortos Semántica: Algunos compiladores expanden en-línea el código de los métodos definidos en la clase cartas.h cartas.h class classcartabaraja {{ public: public: // //... Palos Palos palo palo () ();; // //... cartas.cpp cartas.cpp CartaBaraja:: Palos Palos CartaBaraja::palo () (){{ return returnvalorpalo Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM, Curiosidades! Oberon (N. Wirth) es un lenguaje donde no se definen clases, sino registros, así que los métodos (mensajes) se definen sobre punteros Ejemplo! Las 8 reinas! Colocar 8 reinas en un tablero de ajedrez sin que se puedan comer unas a otras TYPE CartaBaraja = POINTER TO DescripcionCartaBaraja; DescripcionCartaBaraja = RECORD palo : INTEGER; numero : INTEGER; visible: BOOLEAN; END PROCEDURE (carta: CartaBaraja) setvisible (b : BOOLEAN); BEGIN carta.visible = b; END Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM,

5 Herencia de clases Herencia de clases! Jerarquía de clases! Los atributos y métodos del padre son parte del hijo Obsérvese que los aspectos private del padre son parte del hijo (por ejemplo, se les asigna memoria en el hijo también) pero el hijo no puede acceder a ellos (sólo a los declarados como public o protected)! La herencia es extensión y contracción! El comportamiento del hijo puede extender al del padre! El hijo puede redefinir comportamiento heredado! Motivación de la herencia! Reutilización de código: el hijo hereda el código del padre! Reutilización de concepto: el hijo puede redefinir todos los métodos heredados, pero comparte su definición! En C++ class Circulo: public Forma, public Redondez! C++ soporta herencia múltiple! En C# class Circulo: Forma! En Java class Circulo extends Forma! C# y Java sólo permiten herencia de una clase pero se pueden implementar múltiples interfaces! También definen una sola raíz de la jerarquía de clases: la clase Object (C++ no) La clase Object proporciona métodos básicos para todos los objetos: equals(), tostring(), finalize(), clone(), hashcode() [C# los ha copiado de Java] Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM, Herencia de clases Formas de la Herencia [T. Budd, cap. 8 de la 3ª edición]! Para referirse a un método de la clase padre! En C++ y Java: super! En C#: base! Al crear un objeto se llama a los constructores de las clases a las que pertenece, del primero al más particular:! En el ejemplo: Automovil(), Coche(), Taxi()! Para el destructor en sentido inverso: Automovil! Taxi(), Coche(), Automovil() Particular Coche Facultad de Informática UCM, Taxi Patrulla Camion! Especialización: los hijos sobreescriben un método del padre para especializar la clase de alguna manera! Ejemplo: los componentes del Java AWT! Especificación: si la clase padre es abstracta está dando una especificación de cómo tienen que ser las hijas! Ejemplo: eventos en Java: ActionListener, MouseListener! Construcción: Se utiliza una clase para construir otra, que no respeta la relación es un! Derivar una clase Conjunto de una clase Lista! No respeta el principio de sustituibilidad! Generalización o extensión: la clase hija no sobreescribe ningún método de la clase padre, sólo añade otros nuevos! Ejemplo: En java.util Properties extends Hashtable! Limitación: la clase hija restringe el uso de algún método de la clase padre (sobreescribiéndolo, por ejemplo, para que genere un mensaje de error)! Con el ejemplo de la Lista, para crear una Pila se suprime el método de insertar donde no sea el extremo de la pila! Varianza: Cuando varias clases están relacionadas, crear una que tenga los aspectos comunes de ambas! Combinación: Una clase hija hereda de varias (herencia mútliple) Facultad de Informática UCM,

6 Composición de objetos! Agregar o componer varios objetos para obtener una mayor funcionalidad! Un objeto se puede construir a partir de otros objetos! Herencia: permite definir una clase a partir de otra! Reutilización de caja blanca: los aspectos internos de la superclase son visibles a las subclases! Soportada por el lenguaje de programación! Estática: se define en tiempo de compilación! Composición: nueva funcionalidad mediante composición de objetos! Reutilización de caja negra: no hay visibilidad de los aspectos internos de los objetos (objetos como cajas negras)! Requiere interfaces bien definidas! Dinámica: se define en tiempo de ejecución Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM, ! La herencia no permite cambios en tiempo de ejecución! La herencia rompe la encapsulación! La herencia impone al menos una parte de la representación física a las subclases! Cambios en la superclase pueden afectar a las subclases! Las implementaciones de superclase y subclases están ligadas! Si hacen falta cambios para reutilizar una clase en nuevos dominios de aplicación habrá que cambiarla! Limita la flexibilidad y al final la reutilización! Por ello es más práctico utilizar interfaces y clases abstractas! Ya que proporcionan menos o ninguna implementación! La composición es dinámica, en tiempo de ejecución! Los objetos adquieren referencias de otros objetos! Los objetos tienen que respetar las interfaces de los otros objetos Exige un diseño cuidadoso de las interfaces! Hay menos dependencias de implementación! Habrá más objetos en el sistema y por tanto el comportamiento del sistema dependerá de las interacciones entre objetos en vez de estar definido en una clase Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM,

7 ! Por tanto, es preferible la composición de objetos a la herencia de clases! Sin embargo,! El conjunto de componentes (objetos) no suele ser lo suficientemente rico en la práctica! Mediante herencia se pueden crear nuevos componentes que componer con los existentes! La herencia y la composición trabajan juntas! Delegación de objetos como alternativa a la herencia! En la delegación un objeto que recibe una petición delega la ejecución del método a otro objeto (el delegado) En el fondo esto es lo que hace una subclase respecto a la superclase (al objeto this)! Ejemplo: la clase Ventana, en vez de heredar de Rectangulo (aunque las ventanas son rectangulares) tiene una referencia a un objeto asociado de esa clase y delega algunas operaciones en ella Si hiciera falta cambiar la forma de la ventana en tiempo de ejecución, por ejemplo a Circulo, bastaría con cambiar la referencia del objeto correspondiente Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM, Bibliografía! Ejemplo de delegación de objetos como alternativa a la herencia! Básico: Rectangulo ancho alto VentanaGUI rectangulo Rectangulo ancho alto! T. Budd, An introduction to Object-Oriented Programming (Third Edition). Pearson Education, 2001! Otros:! E. Gamma, R. Helm, R. Johnson, J. Vlissides, Design Paterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software. Addison-Wesley, 1994! B. Stroustrup, The C++ Programming Language (Third Edition). Addison-Wesley, 1997 VentanaGUI return rectangulo. return ancho * alto! Agustín Froufe. Java 2. Manual de usuario y tutorial. Ed. Ra-Ma! J. Sánchez, G. Huecas, B. Fernández y P. Moreno, Iniciación y referencia: Java 2. Osborne McGraw-Hill, 2001.! B. Meyer, Object-Oriented Software Construction (Second Edition). Prentice Hall, 1997 Facultad de Informática UCM, Facultad de Informática UCM,