obtenidos a partir de los objetos que manipula. un nuevo paradigma de programación, La POO es Clases su forma de módulo.

Transcripción

1 (a) definición (b) elementos y notación (c) modelo de computación (d) ejecución de un sistema (e) exportación selectiva Clases Programación Orientada a Objetos DCIC UNS La POO es un nuevo paradigma de programación, que basa la construcción de sistemas de SW en módulos obtenidos a partir de los objetos que manipula. la modularidad es la propiedad clave para optimizar la reusabilidad y la extendibilidad. También ayuda con otros factores externos. el concepto de clase es la base de la construcción de SW en la POO, ya que constituye su forma de módulo. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Antes de definir qué es una clase, presentaremos los principios básicos del modelo orientado a objetos: En POO un sistema de SW está formado por: antes de la ejecución, sólo por clases durante la ejecución, sólo por objetos Toda computación se realiza cuando un objeto resuelve un pedido de servicio. Es posible representar en este tipo de modelo no sólo sistemas de SW, sino todo tipo de sistemas. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: cursos en la universidad Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

2 Ejemplo: cursos en la universidad clases objetos Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: transacciones a través de un cajero clases Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: transacciones a través de un cajero (cont.) objetos Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: llamada telefónica clases objetos Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

3 Una clase es un tipo de datos abstracto posiblemente equipado con una implementación parcial o total. Un tipo de datos abstracto es una noción matemática, sólo adecuada para la etapa de especificación. Dado que en una clase se le puede agregar implementación, entonces se tiene el vínculo buscado entre todas las etapas de desarrollo de SW. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Como tipo de datos abstractos, una clase describe una colección de valores llamados instancias. Un objeto es una instancia de una clase. La clase es el molde, el esquema; un objeto es un valor particular de ese molde o esquema. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo TDA: tipo pilaentero funciones apilar : pilaentero entero pilaentero desapilar : pilaentero pilaentero tope : pilaentero entero vacia : pilaentero booleano crearpila : pilaentero axiomas x entero s pilaentero tope(apilar(s, x)) = x desapilar(apilar(s, x)) = s vacia(crear) vacia(apilar(s, x)) precondiciones desapilar requiere vacia tope requiere vacia Programación Orientada a Objetos DCIC UNS En todo sistema de SW desarrollado bajo POO: clase = tipo de datos + módulo el rol de una clase es cumplir al mismo tiempo el papel de tipo de datos y el de módulo módulo: unidad de composición y descomposición de SW. Concepto sintáctico y estático. tipo de datos: descripción estática de un conjunto de valores y de las operaciones que se pueden efectuar sobre ellos. Concepto semántico y dinámico. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

4 en la programación imperativa, estos conceptos permanecen separados. el poder de la POO radica en la identificación entre ambos conceptos. todo objeto debe ser instancia de alguna clase. en un sistema de SW en ejecución, existen objetos predefinidos (instancias de clases como Entero, Real, Booleano y Caracter), y objetos definidos por el programador. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Elementos básicos de una Clase Nombre Servicios Atributos el nombre debe representar a la abstracción del conjunto de las instancias de la clase, y debe ser único en el sistema. Generalmente, está acompañada de un texto, denominado responsabilidades, que explica el objetivo de la clase. los servicios son las operaciones que se pueden efectuar sobre las instancias de la clase, y las únicas interfaces definidas entre módulos. los atributos describen la representación interna de los valores que son instancias de la clase. Sólo son disponibles desde dentro de la misma clase. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Representación gráfica de una clase con responsabilidades: el texto de las responsabilidades puede ser descripto en cualquier lenguaje no debe incluir detalles de implementación; sólo del funcionamiento de sus instancias en relación con otros objetos. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS cada servicio puede tener una signatura, formada por un nombre y la especificación de sus parámetros, una visibilidad, y una implementación. dado que toda computación se hace por la resolución de un servicio por parte de un objeto, las signaturas incluyen impĺıcitamente la especificación de la clase del objeto que la ejecuta. Servicios Consultas Comandos Constructores Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

5 son consultas aquellas operaciones que permiten a otros objetos conocer detalles del estado interno de un objeto en particular. son comandos aquellas operaciones que modifican el estado interno de un objeto. No devuelven ningún valor. son constructores aquellas operaciones que permiten crear nuevas instancias (objetos) de la clase. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: tipo punto2d funciones x, y : punto2d real rho, theta : punto2d real + distancia : punto2d punto2d real + trasladar : punto2d real real punto2d rotar : punto2d punto2d real + punto2d esorigen : punto2d booleano crearpunto : real real punto2d axiomas... precondiciones... Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

6 no siempre es posible clasificar una función en una única de estas tres categorías. Ejemplo: desapilar() y desapilar() : Entero. incluso, es posible que la misma función origine servicios en cada categoría. Ejemplo: suma(x : entero), suma(x : entero) : entero y suma(x, y : entero). en general, toda clase bien definida debe tener al menos un servicio en cada categoría. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS una vez definidas las signaturas de los servicios de una clase, el paso siguiente es determinar los atributos necesarios para soportar esos servicios. cada atributo es una variable interna que determina la estructura de los objetos de la clase. cuando se crea una instancia de una clase, se asigna a la nueva instancia un campo por cada atributo. los campos sólo pueden ser accedidos directamente por el objeto que los contiene. el cambio en los atributos de una clase no tiene porqué afectar a los objetos que acceden a los servicios de la clase. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Existen un conjunto de reglas simples sobre las que se basa en forma uniforme todo el modelo de computación: en ejecución, un sistema de SW está formado sólo por objetos. todo objeto es instancia de alguna clase. en todo momento existe un único objeto en ejecución, denominado instancia actual o corriente. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS toda computación se realiza cuando un objeto resuelve un pedido de un servicio de otro objeto. el objeto que pide se llama cliente, y el que realiza la acción se denomina servidor. el cliente realiza un pedido de servicio de la siguiente forma: nombre servidor. nombre operacion parametros la operación debe ser uno de los servicios declarados en la clase del objeto servidor. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

7 el efecto de un pedido es activar la ejecución de la operación determinada sobre el objeto servidor, después de inicializar cada parámetro formal con los parámetros actuales correspondientes. el comienzo de la ejecución de la operación indicada en un pedido de servicio involucra el cambio de instancia actual del objeto cliente al objeto servidor. como parte de la resolución del pedido de servicio, el objeto servidor puede: modificar los campos propios. efectuar un pedido de servicio a una entidad válida. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS son entidades válidas: un campo de la instancia corriente. una variable local del servicio. un parámetro formal del servicio. la instancia corriente. al finalizar la resolución del pedido de servicio, el objeto servidor puede retornar un objeto resultado al objeto cliente. Además, la instancia corriente cambia de nuevo al cliente. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Los pedidos de servicio a la instancia actual pueden notarse: actual. nombre operacion parametros denominada llamada calificada. O también de la forma: nombre operacion parametros llamada llamada no calificada. Observar que los pedidos de servicio a otro tipos de entidades siempre son llamadas calificadas. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar dos cadenas (I) estructura estática Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

8 Ejemplo: Concatenar dos cadenas (II) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar dos cadenas (III) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar dos cadenas (IV) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar dos cadenas (V) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

9 Ejemplo: Concatenar dos cadenas (VI) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar dos cadenas (VII) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar dos cadenas (VIII) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar dos cadenas (IX) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

10 Ejemplo: Concatenar dos cadenas (X) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar dos cadenas (XI) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Trasponer una cadena (I) estructura estática con atributos Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Trasponer una cadena (II) estructura estática con atributos (notación alternativa) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

11 Ejemplo: Trasponer una cadena (III) con atributos Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejecución de un Sistema los principios anteriores describen los mecanismos básicos de la POO, pero cómo comienza todo?. todas las descripción anterior fue relativa a una llamada a un mensaje, que ocurre dentro de la implementación de una operación, que se activa en una llamada, etc.. la ejecución de un sistema de SW orientado a objetos consiste en la creación de un objeto, denominado objeto raíz, y la aplicación de un constructor a este objeto. la clase del sistema de la cual es instancia el objeto raíz se denomina clase raíz. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejecución de un Sistema no existe la noción de un programa principal, que sea a la vez el lugar donde comienza la ejecución y el componente principal de la arquitectura del sistema. no tiene fundamento en identificar estos dos conceptos. el proceso de incio en la POO se denomina bing bang, ya que disparan a su vez la creación de otros objetos, y el intercambio de mensajes entre los mismos. un sistema se dice cerrado si contiene la clase raíz, y todas las clases que dependen de la misma. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Habíamos dicho que todo servicio constaba de una signatura, una implementación y una visibilidad. la implementación es una descripción del algoritmo que el objeto ejecutará para responder a un mensaje. el algoritmo es una combinación de asignaciones y mensajes a entidades, secuenciadas por condicionales e iteravos. evoluciona de una descripción informal en pseudocódigo, a una especificación formal en un lenguaje de programación determinado. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

12 Notación llamada calificada nombre servidor. nombre operacion parametros llamada no calificada nombre operacion parametros llamada a constructor!! nombre constructor parametros asignación nombre entidad := expresion las operaciones aritméticas normales pueden expresarse en notación infija para favorecer la claridad. en las expresiones, es posible anidar las llamadas. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar implementación informal Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Concatenar implementación formal en JAVA Programación Orientada a Objetos DCIC UNS en los ejemplos vistos, todas las operaciones de una clase están disponibles para todos los posibles clientes. Este no siempre es el caso. la visibilidad restringe el acceso a las operaciones. es una clausula optativa, que se coloca delante de la signatura, y que establece cuáles objetos pueden pedir ese servicio. { lista clases } nombre operacion parametros formales Programación Orientada a Objetos DCIC UNS

13 permitir que sólo algunos objetos pidan determinados servicios se denomina exportación selectiva, y favorece el ocultamiento de información. con este mecanismo se puede ocultar totalmente un servicio, o sólo hacerlo disponible para las instancias de la misma clase. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Lista de Caracteres (I) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Ejemplo: Lista de Caracteres (II) Programación Orientada a Objetos DCIC UNS Evolución de una clase 1. se identifica la necesidad de definirla, asignándole un nombre y definiendole responsabilidades. 2. se definen los servicios que deberá proveer, estableciendo la signatura junto con su visibilidad. 3. de acuerdo a los servicios, se establece cuáles atributos son necesarios para soportar su implementación. 4. se fija una implementación, primero informal, que va avanzando en nivel de formalidad a medida que se definen los detalles de implementación necesarios. Programación Orientada a Objetos DCIC UNS