POO en lenguajes de tipos estáticos

Transcripción

1 POO en lenguajes de tipos estáticos Carlos

2 Agenda Aspectos generales de implementación Interfaces Como mecanismo necesario para el polimorfismo sin herenc cia Excepciones chequedas en forma estática Mecanismo de Java Colecciones, iteradores y genericidad 2c2011 2

3 Aspectos generales de implementación 2c2011 3

4 Cuál es la diferencia? Lenguajes de tipos estáticos Las variables tienen tipos Hay chequeo de tipos en tiempo de compilación ArrayList x = new ArrayList ( ); ArrayList y = new Date ( ); Lenguajes de tipos dinámicos Las variables no tienen tipos No hay chequeo posible en tiempo de compilación x := OrderedCollection new. x := CuentaBancaria new. 2c2011 4

5 Lenguajes de tipeo dinámico Smalltalk Python Ruby Objective-C Self Groovy CLOS 2c2011 5

6 Lenguajes de tipos estáticos Java C# C++ En general, lo vamos a usar en nuestros ejemplos Toda vez que no digamos lo contrario Leves diferencias con Java Con compilación a código nativo Simula, Eiffel, Object Pascal, Scala, etc. 2c2011 6

7 Variables, tipos y objetos Date fecha1 = new Date (1983, 12, 10); Date fecha2 = new Date (2009, 8, 1); Date fecha3 = new Date (2002, 6, 10); String nombre = new String ("Carlos Fontela"); ArrayList lista = new ArrayList ( ); lista.add (fecha1); lista.add (fecha2); lista.add (fecha3); Collections.sort(lista); lista.add (nombre); for (int i = 0; i < lista.size(); i++) System.out.println(lista.get(i).toString()); 1c2011 7

8 Creación de objetos Declaración: ArrayList x; Definición: x = new ArrayList( ); Significado ArrayList es el tipo de x (que es una variable tipada) ArrayList( ) es el constructor de la clase ArrayList El objeto se crea recién cuando llamo al constructor con el operador new En x queda una referencia a un objeto de clase ArrayList 1c2011 8

9 Tipos por valor En Java, los primitivos: int, char, boolean, etc. No son objetos En C#, los que derivan de System.ValueType Objetos sin herencia En C++, todos menos las referencias Viven mientras estén en su ámbito == compara valores = asigna valores 1c2011 9

10 Tipos por eferencia En Java y C#, todas las clases En C++ sólo se implementann con punteros En Java y C# hay recolección de basura En C++ la recolección la hace el programador == compara referencias = asigna referencias En Java, equals() compara bits En Java, clone() copia bits 1c

11 Recolección de basura No determinística Asegura que No me voy a quedar sin memoria mientras haya objetos sin referenciar No se va a liberar ningún objeto que esté siendo referenciado desde un objeto referenciado Extremadamente cómoda Y evita errores muy difíciles de encontrar y reparar 1c

12 Métodos y atributos estáticos Métodos de clase Para enviar mensajes a la clase Collections.sort(lista); Atributos de clase Para que los valores sean iguales para todos los objetos de la clase En Java y C# se declaran static static int numeroacumulado; En C# puede haber propiedades de clase 1c

13 Definición de clases public class CuentaBancaria { int saldo; public int getsaldo ( ) { return this.saldo; } } 2c

14 Propiedades (C#) En vez de public int getsaldo ( ) { return this.saldo; // this equivale a self de Smalltalk } Se puede usar public int Saldo { get { return this.saldo; } } También para el setter 1c

15 Excepciones Lanzamiento if (saldo < monto) throw new SaldoInsuficienteException ( ); Captura try { cuenta.extraer (1000); } catch (SaldoInsuficienteException e) { e.printstacktrace(); } 1c

16 Constructores (1) public CuentaBancaria (int numero, String titular) { this.numero = numero; this.titular = titular; this.saldo = 0; } Tiene el mismo nombre que la clase 2c

17 Constructores (2) Se usan para inicializar Si no se implementan hay uno por omisión Para que toda clase tenga el suyo Pero se pueden programar otros, como hicimos En este caso, deja de existir el default Debería dejar al objeto en un estado válido => debe cumplir con los invariantes El default no es seguro 2c

18 Constructores y herencia Los constructores no se heredan Cada clase debe tener el suyo Receta Llamar al constructor del ancestro al principio del constructor propio super en Java base en C# 2c

19 Visibilidad Aplica a clases, atributos, métodos, propiedades Privados Sólo se ven desde su clase Ojo que en Smalltalk es ligeramente diferente Públicos Protegidos Visibles sólo para las clases descendientes De paquete En Java es la visibilidad por defecto En C# hay otras 2c

20 Paquetes Agrupación de clases, anidables Para manejar complejidad y resolver nombres Ejemplos: ArrayList es java.util.arraylist (Java) ArrayList es System.Collections.ArrayList (C#) import java.util.*; import java.util.arraylist; using System.Collections; // C# // Java // Java 2c

21 Paquetes y fuentes Toda clase está en un paquete En Java existe el paquete default, pero no es recomendable usarlo En C#, se enmarca el código de la clase en una cláusula namespace : namespace carlosfontela.cuentas { } En Java, cada clase pública va en un archivo fuente separado El paquete se indica en una cláusula package package carlosfontela.cuentas; 2c

22 Delegación Un objeto contiene referencias a otros objetos y les delega comportamiento public float longitud ( ) { return p1.distancia(p2); } 2c

23 Herencia y lenguajes En Java: public class Elipse extends Figura {... } En C#: public class Elipse : Figura {... } Java y C# tienen jerarquía de raíz única Java: java.lang.object C#: System.Object Posibilidad de evitar la herencia Declaramos la clase como final (Java) o sealed (C#) Ejemplo: String public final class String {...} 2c

24 Objetos, tipos y clases Casteo hacia arriba automático Elipse e = new Elipse(); Figura f = e; // válido y seguro // e = f; inválido e inseguro Otro caso public void p (Figura x) { } // luego será invocado: p(e); // e es de tipo Elipse Se ven como lo que no son f es una Elipse aunque se la trate como Figura Figura f = new Elipse ( ); // tipos distintos en la variable y el objeto!! 2c

25 Redefinición en Java Los métodos privados no pueden ser redefinidos Se estaría definiendo uno nuevo Posibilidad de evitar la redefinición Métodos final public final void m() {...} sealed en C# Sobrecarga y redefinición Redefinición se hace con la misma firma Si no, es sobrecarga 2c

26 Analizar CuentaBancaria cb = new CuentaBancaria( ); CuentaCorriente cc1 = new CuentaCorriente( ); CuentaBancaria cc2 = new CuentaCorriente( ); cb.extraer(200); cc1.extraer(200); cc2.extraer(200); 2c

27 Métodos virtuales En Java la virtualidad se da por defecto Como en Smalltalk? En C# y C++ debemos declarar métodos como virtual Métodos de clase, privados y finales no son virtuales Los métodos virtuales agregan ineficiencias Pero garantizan reutilización Eliminar la virtualidad sólo si se demuestra que no se van a redefinir y la presunta ineficiencia 2c

28 Ejemplo estándar en Java En Object public String tostring ( ) { } System.out.println( ) usa tostring() Si quiero que un objeto sea imprimible, debo redefinir tostring: En CuentaBancaria public String tostring() { return titular; } Luego... CuentaBancaria cuenta = new CuentaBancaria (12, Juan ); System.out.println (cuenta); 2c

29 Clases y métodos abstractos Se declaran abstract Clases abstractas No tienen instancias, pero pueden tener constructor Métodos abstractos No pueden ser llamados Deben redefinirse Si una clase tiene un métodoo abstracto, debe declararse abstracta 2c

30 Interfaces Como mecanismo necesario para el polimorfismo sin herencia 2c

31 Polimorfismo sin herencia (1) El problema es que en Java hay compilación con verificación de tipos El compilador no va a permitir una llamada a dibujar() desde un Object Cómo lograr que las instancias de Figura y de DiagramaUML sean dibujables para el compilador? 2c

32 Polimorfismo sin herencia (2) Solución: Hay una construcción llamada interfaz 2c

33 Interfaces: clases muy abstractas Son como clases Abstractas Con todos los métodos abstractos Sin atributos (sin estado) Ejemplo public interface Imprimible { /*public abstract*/ void imprimirdatos(); } Pueden heredar de otras interfaces public interface Dibujable extends Imprimible { void dibujar(); } 2c

34 Herencia de interfaces Uso public class CajaAhorro extends CuentaBancaria implements Imprimible {... } Corolario Si una clase declara implementar una interfaz y no implementa (redefine) uno de sus métodos es abstracta 2c

35 Interfaces: protocolos Son grupos de métodos sin implementar Una clase puede implementar varias Ojo con los conflictos de nombres 2c

36 Interfaces y polimorfismo (1) Variables cuyo tipo es una interfaz Imprimible i = new Fecha(20,6,1964); Imprimible[ ] lista = new Imprimible[3]; lista[0] = new Fecha (20, 1, 2000); lista[1] = new Inmueble ( ); lista[2] = new Fecha (8, 6, 2002); for (int i=0; i < 3; i++) lista[i] ].imprimirdatos(); Ojo que sólo puedo instanciar clases 2c

37 Interfaces y polimorfismo (2) Cada objeto puede tener muchas caras Fecha f = new Fecha(20,6,1964); Imprimible i = f; Comparable c = f; Serializable s = f; Todos se refieren al mismo objeto Pero lo ven distinto Cada variable sólo puede usar los métodos de su interfaz 2c

38 Qué es una interfaz? Visión de lenguaje Una clase muy abstracta que se puede usar para herencia múltiple Visión desde el uso Un tipo de datos que perm mite que ver a un mismo objeto con distintos tipos => Cada tipo implica un comportamiento 2c

39 Interfaces predefinidas Caso de Comparable En java.lang.comparable interface Comparable { } int compareto (Object o); Devuelve valores <0, 0 o >0 Muy útil en colecciones! Hay otras predefinidas Comparator, Serializable, Cloneable, etc. 2c

40 Uso de Comparable public class Fraccion implements Comparable { private int numerador; private int denominador; } // otros métodos public int compareto(object otro) { Fraccion otra = (Fraccion) otro; if (numerador * otra.denominador > denominador * otra.numerador) return 1; else if (numerador * otra.denominador < denominador * otra.numerador) return -1; else return 0; } 2c

41 Comparable y arreglos Clase Arrays: uso Fraccion [ ] v = new Fraccion[4]; Arrays.sort (v); int posicion = Arrays.binarySearch (v, x); Método sort(): definición public void sort (Comparable [ ] w) { } Si Fraccion implementa Comparable, puedo usar Arrays.sort(v) Y si no? 2c

42 Rarezas: Comparator Si la clase de v no implementa Comparable, existe otro sort(): public void sort (Object [ ] v, Comparator c) { } Que puedo usar así: Comparator comp = new ComparadorFracciones(); Arrays.sort (x, comp); Y qué es ComparadorFracciones? Una clase que implementa java.util.comparator Y su método: public int compare (Object o1, Object o2); 2c

43 Implementación del comparador public class ComparadorFracciones implements java.util.comparator { public int compare (Object o1, Object o2) { Fraccion f1 = (Fraccion)o1; Fraccion f2 = (Fraccion)o2; if ( f1.getnumerador() * f2.getdenominador() > f1.getddenominador() * f2.getnumerador() ) return 1; else if ( f1.getnumerador() * f2..getdenominador() < f1.getdenominador() * f2.getnumerador() ) return -1; else return 0; } } 2c

44 Qué hicimos? Creamos una clase que no tiene estado! Y la instanciamos! Tampoco se refiere a una entidad de dominio Aparece por necesidades de diseño (solución) Sólo sirve por el método que lleva dentro Esto es un patrón de diseño: Command Otro uso de Comparator: Para definir otra forma de ordenamiento 2c

45 Excepciones chequedas en forma estática Mecanismo de Java 2c

46 Jerarquía de excepciones (Java) 2c

47 Excepciones chequeadas (1) Cláusula throws obligatoria public Fraccion dividir (Fraccion y) throws FraccionInvalidaException { if (y.numerador == 0) throw new FraccionInvalidaException ( ); int numerador = this.numerador * y.d denominador; int denominador = this.denominador * y.numerador; return new Fraccion(numerador, denominador); } A lo sumo se puede declarar un ancestro En redefiniciones, mantener y no agregar Para mantener el polimorfismo: muy molesto 2c

48 Excepciones chequeadas (2) Obligación de capturar (I) public Fraccion divisionmultiple ( Fraccion [ ] x, Fraccion [ ] y ) { Fraccion suma = new Fraccion (0, 1); try { for (int i = 0; i < 10; i++) { Fraccion d = x[i].dividir ( y [i] ); suma = suma.sumar(d); } } } catch (FraccionInvalidaException e) { System.err.println( División por cero ); return new Fraccion (0, 1); } return s; 2c

49 Excepciones chequeadas (3) Obligación de capturar (II) public Fraccion divisionmultiple ( Fraccion [ ] x, Fraccion [ ] y ) throws FraccionInvalidaException { Fraccion suma = new Fraccion (0, 1); for (int i = 0; i < 10; i++) { Fraccion d = x[i].dividir( y[i] ); suma = suma.sumar(d); } return s; } 2c

50 Excepciones chequeadas (4) Obligación de capturar (III) public Fraccion divisionmultiple ( Fraccion [ ] x, Fraccion [ ] y) { Fraccion suma = new Fraccion (0, 1); try { for (int i = 0; i < 10; i++) { Fraccion d = x[i].dividir( y[ [i] ); suma = suma.sumar(d); } } catch (FraccionInvalidaException e) { } return s; } 2c

51 Lenguajes y excepciones Excepciones chequeadas Son más seguras Molesta tener que capturarlas sí o sí Limita la redefinición, al no poder agregar nuevas excepciones Aunque cumple el principio de substitución Microsoft diseñó.net sin excepciones chequeadas Ojo: Java permite ambas Aunque es una decisión de diseño 2c

52 Colecciones, iteradores y genericidad 2c

53 Colecciones de java.util (1) Las más comunes de Java 1.4: 2c

54 Colecciones de java.util (2) Tienen elementos de tipo Object. No se sabe qué hay dentro Casteo para obtener utilidad No admiten elementos primitivos. Pero hay clases envolventes: Integer, Boolean, Double, Character, etc. Colecciones heredadas: Vector, Hashtable, Stack, BitSet, Properties, etc. 2c

55 Iteradores: definición y uso Objetos que saben cómo recorrer una colección, sin ser parte de ella Interfaz: Tomar el primer elemento Tomar el elemento siguiente. Chequear si se termina la colección Un ejemplo: List vector = new ArrayList(); for(int j = 0; j < 10; j++) vector.add(j); Iterator i = vector.iterator(); // pido un iterador para vector while ( i.hasnext() ) // recorro la colección System.out.println( i.next() ); 2c

56 Iteradores y colecciones Toda clase que implemente Collection puede generar un Iterator con el método iterator «interface» Iterator +next() : Object +hasnext() : boolean «uses» «interface» Collection +iterator() : Iterator Nótese que Iterator es una interfaz Pero está implementada para las colecciones definidas en java.util. 2c

57 Iteradores: para qué Llevan la abstracción a los recorridos de colecciones Facilitan cambios de implementación Collection lista = new ArrayList ( ); Iterator i = lista.iterator(); // pido un iterador para lista while ( i.hasnext() ) // recorro la colección System.out.println( i.next() ); No se necesita trabajar con el número de elementos Convierten a las colecciones en simples secuencias 2c

58 Ejercicio: lista circular (1) Qué es una lista circular? Definición: una lista que se recorre indefinidamente, de modo tal que al último elemento le sigue el primero Es un caso particular de LinkedList Qué cambia? Nada? Sólo la forma de recorrerla? => El iterador es diferentee 2c

59 Ejercicio: lista circular (2) 2c

60 Ejercicio: lista circular (3) public class ListaCircular extends LinkedList { public Iterator iterator( ) { return new IteradorListaCircular(this); } } Implementar la clase IteradorListaCircular Con sus métodos next() y hasnext() 2c

61 Ejercicio lista circular: otra visión 2c

62 Genericidad (1) Los tipos pueden ser parámetros de clases y métodos Ejemplo Java sin genericidad: List v = new ArrayList( ); String s1 = Una cadena ; v.add(s1); String s2 = (String)v.get(0); Ejemplo Java con genericidad: List<String> v = new ArrayList< <String>( ); String s1 = Una cadena ; v.add(s1); // el compilador verifica que s1 sea un String String s2 = v.get(0); 2c

63 Genericidad (2) En métodos, el compilador infiere el tipo genérico: public static <T> void eliminarelemento (List<T> lista, int i) { } eliminarelemento (listaconcreta, 6); Mejoras: Robustez en tiempo de compilación Legibilidad Cuestiones avanzadas public static <T extends Comparable > void ordenar (T[ ] v) { } public static <T > copy (List<T> destino, List<? extends T> origen) { } public static <T, S extends T> copy (List<T> destino, List<S> origen) { } 2c

64 Genericidad: Java vs..net Java usa la genericidad sólo para tiempo de compilación No llega al bytecode => compatibilidad hacia atrás No hay información del tip po completa en tiempo de ejecución.net mantiene la información de tipos completa hasta tiempo de ejecución Pero generó una biblioteca de clases nueva => sin compatibilidad hacia atrás 2c

65 Ventajas del tipeo estático Hay un chequeo antes de la ejecución Cuanto antes surja un error, más económico es corregirlo El compilador es un prime er verificador Incluso puede advertir potenciales problemas => warnings 2c

66 Claves Lenguajes de tipos estáticos: hay chequeo de tipos al compilar Algunos lenguajes tienen tipos por valor O tienen tipos que no son clases Hay mayores niveles de visibilidad Algunas asignaciones requieren casteo Polimorfismo seguro y sin herencia: interfaces Java tiene chequeo estático de excepciones 2c

67 Lecturas obligatorias A Comparative Analysis of Generic Programming Paradigms in C++, Java and C#, Arijit Khan and Shatrugna Sadhu, "Generics in C#, Java, and C++ - a conversation with Anders Hejlsberg, by Bill Venners with Bruce Eckel", com/intv/genericsp.html. 2c

68 Lecturas opcionales Carlos Fontela, Orientación a objetos Diseño y programación Todos los capítulos de la segunda parte Bruce Eckel, Thinking in Java o Piensa en Java Todo el libro 2c

69 Qué sigue Desarrollo de software y programación Temas de diseño RTTI, reflexión 2c