unidad 2.1: introducciÓn a la orientaciÓn a objetos

Unidad 2.1:

INTRODUCCIÓN A LA ORIENTACIÓN A

OBJETOS

•Promueve entendimiento del mundo real.•Provee una base práctica para la implementación en computador.

•Atiende dos propósitos:

•Concepto, abstracción o cosa con límite y significado conocido para el problema en estudio.

Objeto:

Clases y Objetos

Clase:

•Describe un grupo de objetos con propiedades similares (atributos), comportamiento común (operaciones), relaciones comunes con otros objetos, y semántica común.

Clases y Objetos

•Cada objeto “conoce” su clase, y la puede determinar en tiempo de ejecución. Es una propiedad implícita del objeto.

Clase (cont.):

•Permite un esquema de acceso del tipo cliente/servidor.

•Agrega conceptos de modelamiento más avanzados, como encapsulación, herencia, polimorfismo, interfaces.

Clases y Objetos

Clase (cont.):

•A pesar de que son los objetos el centro del modelamiento, son las clases las que se modelan, pues al agrupar los objetos en clases, es posible hacer la abstracción del problema.

Clases y Objetos

public class Pila {

private int datos[10]; private int tope; public Stack() { tope = -1; } public void enqueue(int valor) { if (tope < 9) datos[++tope] = valor; } public boolean full() { if (tope == 9) return true; else return false; }

Clases y Objetos

public class Programa {

public static void main (String args[]) {

Pila p = new Pila();

... if (! p.full()) p.enqueue(3);

}}

Encapsulamiento de Información:

•Oculta ciertos elementos del objeto, permitiendo definir y trabajar con su interfaz.•Protege la implementación, dejando ver sólo los servicios que la clase provee para sus objetos (caja negra).

Clases y Objetos

arreglo datos

tope

enqueue

full

Sección privada: • arreglo datos• entero tope

Sección pública: • enqueue• full

Encapsulamiento de Información:

Clases y Objetos

datos: Arraytope: integer

enqueue full ...

Diagrama de Clases UML:

Clases y Objetos

Stack

Asociaciones entre Clases:•Un asociación es una relación entre tipos

(o más concretamente, instancias de estos tipos) que indica alguna conexión significativa e interesante.

Clases y Objetos

Conyuge

NombreConyugeFechaMatrimonio

Empleado

NombreEmpleadoFechaNacimiento

FirmarContrato()RecibirSueldo()

1..10..1 1..10..1

Diagrama de Clases UML: asociaciones entre clases.

Ejemplo de Asociación 1:1, Binaria

Clases y Objetos

Composición:•La composición es un tipo especial de

asociación, que también modela relaciones “todo/parte”. La diferencia es que tiene una fuerte relación de pertenencia y vidas coincidentes de la parte con el todo. •Las “partes” pueden crearse después del “todo”, pero una vez creadas, viven y mueren con el “todo”.

Clases y Objetos

Composición: ejemplo.

Clases y Objetos

Herencia:

• Propiedad mediante la cual instancias de una clase “hija” (subclase) puedan tener acceso tanto a la estructura como al comportamiento asociados a una clase “padre” (superclase).• Las clases que se organizan en torno a la herencia siguen una estructura jerárquica.

Herencia

public class Persona {

private String nombre(30); private String rut(9); private String nombre(30); private Date fechaNacimiento(9);

public Persona() { ...

} public int edad() { ...

} public void mudanza() { ...

}

...}

Clases y Objetos

public class Alumno extends Persona {

private int curso; private String carrera(30);

public void matricularse() { ... }

public void egresar() { ... }}

Herencia:

• Es siempre transitiva, es decir una clase puede heredar características de superclases alejadas varias niveles.

• La herencia significa que el comportamiento y la estructura de las subclases son siempre una extensión de las propiedades asociadas con la(s) superclase(s).

Herencia

Diagrama de Clase UML: Herencia.

Persona

NombreRUTDireccionFechaNacimiento

Edad()Mudanza()

Alumno

CursoCarrera

Matricularse()Egresar()

Herencia

Herencia:

• Por otro lado, ya que una subclase es una forma más especializada (o restringida) de la superclase, en cierto modo también es una versión restringida de la superclase.• Lo anterior parece una contradicción, pero es de donde toma fuerza la herencia en sí misma.

Herencia

Usuario

login : Stringpassword : StringNombre : StringclaveDB

getNombre()login()load()

Profesor

horas_de_trabajo : IntegerjefeCurso : String

fijarPrueba()

Administrativo

cargo : String

marcarTarjeta()

Empleado

sueldo : Integertitulo : String

pagarSueldo()

Secretaria

matricularAlumno()

Director

contratarProfesor()

Portero

limpiarPasillo()

Alumno

curso : Integerpromedio : Single

nuevaAnotacion()nuevaNota()registrarAsistencia()rendirPrueba()

Herencia

Herencia - Atributos:

• Una subclase tiene la posibilidad de accesar todos los atributos públicos.

• Una subclase puede tener atributos nuevos.• Una subclase “nieta” hereda los atributos de sus niveles superiores.

Herencia

Herencia - Métodos:

• Un hijo tiene todos los métodos públicos de la superclase.

• Puede agregar nuevos métodos, heredar los de las superclases más alejadas, y hasta redefinir métodos de sus ancestros.

• También existe la posibilidad de que existan métodos estáticos.

Herencia

Jerarquías Múltiples:

• Es posible tener varias jerarquías de herencia, donde un objeto puede pertenecer a más de una jerarquía si es necesario.

Herencia

Persona

Alumno Profesor Admistrativo

Hombre MujerChileno

Extranjero

Herencia Múltiple:

• Una subclase puede ser derivada de más de una superclase.

Herencia

A B

AB

Polimorfismo:

• Significa “muchas formas”.

• Un objeto polimórfico es una entidad, como una variable o argumento de función, a la que se le permite tener valores de tipos diferentes en el curso de la ejecución.

Polimorfismo

•Sobrecarga de métodos.

Polimorfismo:

•Anulación: reemplazo y refinamiento.

•Métodos Virtuales.

Polimorfismo

Sobrecarga de Métodos:

• Cada función tiene una firma compuesta por los parámetros (cantidad, orden, tipo).

• Se pueden encontrar varias funciones con el mismo nombre, pero con diferentes firmas --> sobrecarga de métodos.

• Valor y/o presencia del parámetro definen comportamiento interno de un método.

Polimorfismo

public class Pila {

private int datos[10]; private int tope;

public Stack(){ tope = -1;} public void enqueue(int valor){ if (tope < 9) datos[++tope] = valor;} public void enqueue

(int valor1, int valor2) { if (tope < 8) { datos[++tope] = valor; datos[++tope] = valor;

}}

...}

public class Programa {

public static void main (String args[]) {

Pila p = new Pila();

... if (! p.full()) p.enqueue(3, 4); ... if (! p.full()) p.enqueue(5); ... }}

Polimorfismo

Anulación:

• Se dice que el método de una clase que tiene el mismo nombre que el método de una superclase anula al método de la superclase.

Polimorfismo

Militar

rango

recibirOrden(militar : Militar)recibirOrdenFecha(militar : Militar, fecha : Date)

Teniente General

cabo

recibirOrden(teniente : Teniente)recibirOrden(general : General)recibirOrden(cabo : cabo)recibirOrden(cabo : cabo, fecha : Date)

Anulación:

• Un reemplazo sustituye totalmente el método de la superclase durante la ejecución, es decir, el código en la superclase no será ejecutado cuando se manipulan instancias de la subclase.

Polimorfismo

public class Pila{ private int datos[10]; private int tope;

public Stack(){ tope = -1;} public void enqueue(int valor){ if (tope < 9) datos[++tope] = valor;} public boolean full(){ if (tope == 9) return true; else return false;}...

}

public class Pila2 extends Pila {

...

public void enqueue(int valor) { if (tope < 5) datos[++tope] = valor; }

}

Polimorfismo

Anulación:

• Un refinamiento de método incluye, como parte de su comportamiento, la ejecución del método heredado de la superclase…luego, se preserva y se aumenta el comportamiento de la superclase.

Polimorfismo

public class Pila{ private int datos[10]; private int tope;

public Stack(){ tope = -1;} public void enqueue(int valor){ if (tope < 9) datos[++tope] = valor;} public boolean full(){ if (tope == 9) return true; else return false;}...

}

public class Pila2 extends Pila {

...

public void enqueue(int valor) { super(3);

if (tope < 5) datos[++tope] = valor; }

}

Polimorfismo

Métodos Virtuales:

• Esto se relaciona con el concepto de enlace dinámico que hace un lenguaje orientado al objeto, en lugar del tradicional enlace estático que hacen lenguajes de programación como C.• Su definición indica que se debe preferir la implementación de la instancia, obteniéndose una ejecución no determinista del código.

Polimorfismo

“Debe ser posible utilizar cualquier objeto instancia de una subclase en el lugar de cualquier objeto

instancia de su superclase sin que la semántica del programa escrito en los términos de la superclase se

vea afectado.”

Polimorfismo

• El Principio de Sustitución de Liskow (1987) afirma que:

Zoo Animal

León TigreOso

1

* dormir?

?

Polimorfismo

•Ejemplo: cada animal, pero de forma diferente.

Dormir(){en un árbol}

Dormir(){sobrela espalda}

Dormir(){

sobre el vientre}

Zoo Animal

León TigreOso

1

*

Dormir(){}

Polimorfismo

•Ejemplo: continuación...

Métodos Abstractos:

Polimorfismo

• Un caso especial de método virtual es aquél que no contiene código, el cual se denomina método abstracto.

• Es un método no implementado que obliga a las subclases a sobrecargarlo con una implementación concreta.

public abstract class Persona{ private String Nombre; private String Direccion; private int edad;

public Persona(...){ ...} public abstract int sueldo();

}

public class Empleado extends Persona{ private int cantidad_horas;

... public int sueldo() { ...while...switch... }}

Polimorfismo

public class Externo extends Persona{ private String Empresa;

... public int sueldo() { ...for...switch... }}

Métodos Abstractos:

• En la invocación, siempre se usa la implementación de la clase de la instancia, mediante el enlace dinámico que se hace durante la ejecución del programa.

• Ayuda a la escabilidad del programa frente a la aparición de nuevas subclases en la jerarquía de herencia.

Polimorfismo

Clases Abstractas:

• Una clase abstracta es aquélla que contiene, al menos, un método abstracto.

• Dado que el método abstracto no tiene implementación, una instancia de la clase no podría ejecutar nada al respecto…luego, no es posible tener instancias asociadas a la clase abstracta.

Polimorfismo

Clases Abstractas:

• Si es posible tener referencias a instancias de la clase abstracta, invocando cualquier método de la misma, incluso el método abstracto......pues, en la práctica se reemplazarán por instancias de las subclases (principio de sustitución).

Polimorfismo

Persona

Alumno Profesor Admistrativo

Clase Abstracta en UML

Polimorfismo

Interface:

• Es un conjunto de declaraciones de métodos sin implementación.

• Una clase “implementa” una interface debe especificar los códigos correspondientes a todos los métodos presentes en él.

Interfaces

Interface:

• Si una clase implementa una interface y no provee de una implementación, debe ser declarada como abstracta.

• Una clase puede implementar las interfaces como sean necesarias.

Interfaces

Ornitorrino

MamiferoOviparo

<<Interface>>Interfaces en UML

Interfaces

public class Mamifero{ private String raza; private String especie; private int edad;

public Mamifero(...){ ...} public void vacunar

(String tipo_vacuna){ ...if...while...for

}}

public interface Oviparo { public void poner_huevos (int cantidad); public void empollar_huevos (int semanas);}

Interfaces

public class Ornitorrinco extends Mamifero implements Oviparo{ ... public void poner_huevos (int cantidad) { ...if...while...for... }

public void empollar_huevos (int semanas) { ...for...if... }}