Paradigmas de Programacion Java
La Programación Orientada a Objetos (POO u OOP según sus siglas en inglés) es un paradigma de programación que usa objetos y sus interacciones para diseñar aplicaciones y programas de computadora. Está basado en varias técnicas, incluyendo herencia, modularidad, polimorfismo y encapsulamiento. Su uso se popularizó a principios de la década de 1990. Actualmente son muchos los lenguajes de programación que soportan la orientación a objetos.
Conceptos fundamentales
La programación orientada a objetos es una nueva forma de programar que trata de encontrar una solución a estos problemas. Introduce nuevos conceptos, que superan y amplían conceptos antiguos ya conocidos. Entre ellos destacan los siguientes:
• Clase: definiciones de las propiedades y comportamiento de un tipo de objeto concreto. La instanciación es la lectura de estas definiciones y la creación de un objeto a partir de ellas.
• Herencia: (por ejemplo, herencia de la clase D a la clase C) Es la facilidad mediante la cual la clase D hereda en ella cada uno de los atributos y operaciones de C, como si esos atributos y operaciones hubiesen sido definidos por la misma D. Por lo tanto, puede usar los mismos métodos y variables publicas declaradas en C.
Los componentes registrados como "privados" (private) también se heredan, pero como no pertenecen a la clase, se mantienen escondidos al programador y sólo pueden ser accedidos a través de otros métodos públicos.
• Objeto: entidad provista de un conjunto de propiedades o atributos (datos) y de comportamiento o funcionalidad (métodos). Se corresponde con los objetos reales del mundo que nos rodea, o a objetos internos del sistema (del programa). Es una instancia a una clase.
• Método: Algoritmo asociado a un objeto (o a una clase de objetos), cuya ejecución se desencadena tras la recepción de un "mensaje". Desde el punto de vista del comportamiento, es lo que el objeto puede hacer. Un método puede producir un cambio en las propiedades del objeto, o la generación de un "evento" con un nuevo mensaje para otro objeto del sistema.
• Evento: un suceso en el sistema (tal como una interacción del usuario con la máquina, o un mensaje enviado por un objeto). El sistema maneja el evento enviando el mensaje adecuado al objeto pertinente. También se puede definir como evento, a la reacción que puede desencadenar un objeto, es decir la acción que genera.
• Mensaje: una comunicación dirigida a un objeto, que le ordena que ejecute uno de sus métodos con ciertos parámetros asociados al evento que lo generó.
• Propiedad o atributo: contenedor de un tipo de datos asociados a un objeto (o a una clase de objetos), que hace los datos visibles desde fuera del objeto y esto se define como sus características predeterminadas, y cuyo valor puede ser alterado por la ejecución de algún método.
• Estado interno: es una variable que se declara privada, que puede ser únicamente accedida y alterada por un método del objeto, y que se utiliza para indicar distintas situaciones posibles para el objeto (o clase de objetos). No es visible al programador que maneja una instancia de la clase.
• Componentes de un objeto:atributos, identidad, relaciones y métodos.
• Representación de un objeto: un objeto se representa por medio de una tabla o entidad que esté compuesta por sus atributos y funciones correspondientes. En comparación con un lenguaje imperativo, una "variable", no es más que un contenedor interno del atributo del objeto o de un estado interno, así como la "función" es un procedimiento interno del método del objeto.
CLASES Y OBJETOS
Clases
El elemento básico de la programación orientada a objetos en Java es la clase. Una clase define la forma y comportamiento de un objeto.Para crear una clase sólo se necesita un archivo fuente que contenga la palabra clave reservada class seguida de un identificador legal y un bloque delimitado por dos llaves para el cuerpo de la clase.Un archivo de Java debe tener el mismo nombre que la clase que contiene, y se les suele asignar la extensión ".java". Hay que tener presente que en Java se diferencia entre mayúsculas y minúsculas; el nombre de la clase y el de archivo fuente han de ser exactamente iguales.Las clases típicas de Java incluirán variables y métodos de instancia. Los programas en Java completos constarán por lo general de varias clases de Java en distintos archivos fuente.Una clase es una plantilla para un objeto. Por lo tanto define la estructura de un objeto y su interfaz funcional, en forma de métodos. Cuando se ejecuta un programa en Java, el sistema utiliza definiciones de clase para crear instancias de las clases, que son los objetos reales. Los términos instancia y objeto se utilizan de manera indistinta. La forma general de una definición de clase es:
class Nombre_De_Clase {
tipo_de_variable nombre_de_atributo1;
tipo_de_variable nombre_de_atributo2;
// . . .
tipo_devuelto nombre_de_método1( lista_de_parámetros ) {
cuerpo_del_método1;
}
tipo_devuelto nombre_de_método2( lista_de_parámetros ) {
cuerpo_del_método2;
}
// . . .
}
Los atributos
Los datos se encapsulan dentro de una clase declarando variables dentro de las llaves de apertura y cierre de la declaración de la clase, variables que se conocen como atributos. Se declaran igual que las variables locales de un método en concreto.
Los atributos se pueden declarar con dos clases de tipos: un tipo simple Java (ya descritos), o el nombre de una clase (será una referencia a objeto).Cuando se realiza una instancia de una clase (creación de un objeto) se reservará en la memoria un espacio para un conjunto de datos como el que definen los atributos de una clase. A este conjunto de variables se le denomina variables de instancia.
Los métodos
Los métodos son subrutinas que definen la interfaz de una clase, sus capacidades y comportamiento.Un método ha de tener por nombre cualquier identificador legal distinto de los ya utilizados por los nombres de la clase en que está definido. Los métodos se declaran al mismo nivel que las variables de instancia dentro de una definición de clase.En la declaración de los métodos se define el tipo de valor que devuelven y a una lista formal de parámetros de entrada, de sintaxis tipo identificador separadas por comas.
La forma general de una declaración de método es:
tipo_devuelto nombre_de_método( lista-formal-de-parámetros ) {
cuerpo_del_método;
}
Objetos
Referencias a Objeto e Instancias
Los tipos simples de Java describían el tamaño y los valores de las variables. Cada vez que se crea una clase se añade otro tipo de dato que se puede utilizar igual que uno de los tipos simples. Por ello al declarar una nueva variable, se puede utilizar un nombre de clase como tipo. A estas variables se las conoce como referencias a objeto.Todas las referencias a objeto son compatibles también con las instancias de subclases de su tipo.
Constructores
Las clases pueden implementar un método especial llamado constructor. Un constructor es un método que inicia un objeto inmediatamente después de su creación. De esta forma nos evitamos el tener que iniciar las variables explícitamente para su iniciación.El constructor tiene exactamente el mismo nombre de la clase que lo implementa; no puede haber ningún otro método que comparta su nombre con el de su clase. Una vez definido, se llamará automáticamente al constructor al crear un objeto de esa clase (al utilizar el operador new).El constructor no devuelve ningún tipo, ni siquiera void. Su misión es iniciar todo estado interno de un objeto (sus atributos), haciendo que el objeto sea utilizable inmediatamente; reservando memoria para sus atributos, iniciando sus valores
La lista de parámetros especificada después del nombre de una clase en una sentencia new se utiliza para pasar parámetros al constructor.Se llama al método constructor justo después de crear la instancia y antes de que new devuelva el control al punto de la llamada.
El operador new
El operador new crea una instancia de una clase (objetos) y devuelve una referencia a ese objeto. Hay una distinción crítica entre la forma de manipular los tipos simples y las clases en Java: Las referencias a objetos realmente no contienen a los objetos a los que referencian. De esta forma se pueden crear múltiples referencias al mismo objeto.Cuando ya no haya ninguna variable que haga referencia a un objeto, Java reclama automáticamente la memoria utilizada por ese objeto, a lo que se denomina recogida de basura.Cuando se realiza una instancia de una clase (mediante new) se reserva en la memoria un espacio para un conjunto de datos como el que definen los atributos de la clase que se indica en la instanciación. A este conjunto de variables se le denomina variables de instancia.La potencia de las variables de instancia es que se obtiene un conjunto distinto de ellas cada vez que se crea un objeto nuevo. Es importante el comprender que cada objeto tiene su propia copia de las variables de instancia de su clase, por lo que los cambios sobre las variables de instancia de un objeto no tienen efecto sobre las variables de instancia de otro.
Acceso al objeto
*El operador punto (.)
El operador punto (.) se utiliza para acceder a las variables de instancia y los métodos contenidos en un objeto, mediante su referencia a objeto:referencia_a_objeto.nombre_de_variable_de_instanciareferencia_a_objeto.nombre_de_método( lista-de-parámetros );
Este es uno de los aspectos más importantes de la diferencia entre la programación orientada a objetos y la programación estructurada.
La referencia this
Java incluye un valor de referencia especial llamado this, que se utiliza dentro de cualquier método para referirse al objeto actual. El valor this se refiere al objeto sobre el que ha sido llamado el método actual. Se puede utilizar this siempre que se requiera una referencia a un objeto del tipo de una clase actual. Si hay dos objetos que utilicen el mismo código, seleccionados a través de otras instancias, cada uno tiene su propio valor único de this.Un refinamiento habitual es que un constructor llame a otro para construir la instancia correctamente. La destrucción del objeto
La destrucción de los objetos
Cuando un objeto no va a ser utilizado, el espacio de memoria de dinámica que utiliza ha de ser liberado, así como los recursos que poseía, permitiendo al programa disponer de todos los recursos posibles. A esta acción se la da el nombre de destrucción del objeto.En Java la destrucción se puede realizar de forma automática o de forma personalizada, en función de las características del objeto.
La destrucción por defecto:
*Recogida de basura
El intérprete de Java posee un sistema de recogida de basura, que por lo general permite que no nos preocupemos de liberar la memoria asignada explícitamente.El recolector de basura será el encargado de liberar una zona de memoria dinámica que había sido reservada mediante el operador new, cuando el objeto ya no va a ser utilizado más durante el programa (por ejemplo, sale del ámbito de utilización, o no es referenciado nuevamente).El sistema de recogida de basura se ejecuta periódicamente, buscando objetos que ya no estén referenciados.
La destrucción personalizada: finalize
A veces una clase mantiene un recurso que no es de Java como un descriptor de archivo o un tipo de letra del sistema de ventanas. En este caso sería acertado el utilizar la finalización explícita, para asegurar que dicho recurso se libera. Esto se hace mediante la destrucción personalizada, un sistema similar a los destructores de C++.
Modificadores
Los modificadores son elementos del lenguaje que se colocan delante de la definición de variables locales, datos miembro, métodos o clases y que alteran o condicionan el significado del elemento. El modificador static que se usa para definir datos miembros o métodos como pertenecientes a una clase, en lugar de pertenecer a una instancia, los modificadores de acceso, que son aquellos que permiten limitar o generalizar el acceso a los componentes de una clase o a la clase en si misma.
Modificadores de acceso
Los modificadores de acceso permiten al diseñador de una clase determinar quien accede a los datos y métodos miembros de una clase.Los modificadores de acceso preceden a la declaración de un elemento de la clase (ya sea dato o método), de la siguiente forma:
[modificadores] tipo_variable nombre;
[modificadores] tipo_devuelto nombre_Metodo ( lista_Argumentos );
Existen los siguientes modificadores de acceso:
• public - Todo el mundo puede acceder al elemento. Si es un dato miembro, todo el mundo puede ver el elemento, es decir, usarlo y asignarlo. Si es un método todo el mundo puede invocarlo.
• private - Sólo se puede acceder al elemento desde métodos de la clase, o sólo puede invocarse el método desde otro método de la clase.
• protected - Se explicará en el capítulo dedicado a la herencia.
• sin modificador - Se puede acceder al elemento desde cualquier clase del package donde se define la clase. Pueden utilizarse estos modificadores para cualquier tipo de miembros de la clase, incluidos los constructores (con lo que se puede limitar quien puede crear instancias de la clase).
Modificadores de acceso para clases
Las clases en si mismas pueden declararse:
• public - Todo el mundo puede usar la clase. Se pueden crear instancias de esa clase, siempre y cuando alguno de sus constructores sea accesible.
• sin modificador - La clase puede ser usada e instanciada por clases dentro del package donde se define.
Las clases no pueden declararse ni protected , ni private.
Importancia de los modificadores de acceso
Los modificadores de acceso permiten al diseñador de clases delimitar la frontera entre lo que es accesible para los usuarios de la clase, lo que es estrictamente privado y 'no importa' a nadie más que al diseñador de la clase e incluso lo que podría llegar a importar a otros diseñadores de clases que quisieran alterar, completar o especializar el comportamiento de la clase. Con el uso de estos modificadores se consigue uno de los principios básicos de la Programación Orientada a Objetos, que es la encapsulación:
Las clases tienen un comportamiento definido para quienes las usan conformado por los elementos que tienen un acceso público, y una implementación oculta formada por los elementos privados, de la que no tienen que preocuparse los usuarios de la clase. Los otros dos modificadores, protected y el acceso por defecto (package) complementan a los otros dos. El primero es muy importante cuando se utilizan relaciones de herencia entre las clases y el segundo establece relaciones de 'confianza' entre clases afines dentro del mismo package. Así, la pertenencia de las clases a un mismo package es algo más que una clasificación de clases por cuestiones de orden. Cuando se diseñan clases, es importante pararse a pensar en términos de quien debe tener acceso a que. Qué cosas son parte de la implantación y deberían ocultarse (y en que grado) y que cosas forman parte de la interface y deberían ser públicas.
Lenguaje Unificado de Modelado
Lenguaje Unificado de Modelado (UML, por sus siglas en inglés, Unified Modeling Language) es el lenguaje de modelado de sistemas de software más conocido y utilizado en la actualidad; está respaldado por el OMG (Object Management Group). Es un lenguaje gráfico para visualizar, especificar, construir y documentar un sistema. UML ofrece un estándar para describir un "plano" del sistema (modelo), incluyendo aspectos conceptuales tales como procesos de negocio y funciones del sistema, y aspectos concretos como expresiones de lenguajes de programación, esquemas de bases de datos y componentes reutilizables.
Es importante resaltar que UML es un "lenguaje de modelado" para especificar o para describir métodos o procesos. Se utiliza para definir un sistema, para detallar los artefactos en el sistema y para documentar y construir. En otras palabras, es el lenguaje en el que está descrito el modelo.Se puede aplicar en el desarrollo de software entregando gran variedad de formas para dar soporte a una metodología de desarrollo de software (tal como el Proceso Unificado Racional o RUP), pero no especifica en sí mismo qué metodología o proceso usar.UML no puede compararse con la programación estructurada, pues UML significa Lenguaje Unificado de Modelado, no es programación, solo se diagrama la realidad de una utilización en un requerimiento. Mientras que, programación estructurada, es una forma de programar como lo es la orientación a objetos, sin embargo, la programación orientada a objetos viene siendo un complemento perfecto de UML, pero no por eso se toma UML sólo para lenguajes orientados a objetos.UML cuenta con varios tipos de diagramas, los cuales muestran diferentes aspectos de las entidades representadas.
Principios de la Orientacion a Objetos
Abstracción: La abstraccion es un metodo por el cual abstraemos, vale la redundancia, una determinada entidad de la realidad sus caracteristicas y funciones que desempeñan, estos son representados en clases por medio de atributos y metodos de dicha clase.
Encapsulamiento: Este concepto se basa en que por ejemplo a un conductor no necesita saber como esta compuesta las partes internas del motor, sino la funcionalidad que tiene, a este ocultamiento se le denomina encapsulamiento. Es el ocultamiento de informacion que no es necesario saber un determinado usuario.
Herencia: Este es un concepto fundamental para la POO y para el lenguaje java, ya que con este concepto significa que vamos a poder reutilizar codigo. Pero en java no existe la herencia multiple como en otros programas como C/C++, aca es solo herencia simple, pero en java existe algo que simula esta herencia multiple que son las llamadas interfaces
Conceptos del Diseño Orientado a Objetos
INTERFACES
Los métodos abstractos son útiles cuando se quiere que cada implementación de la clase parezca y funcione igual, pero necesita que se cree una nueva clase para utilizar los métodos abstractos.Los interfaces proporcionan un mecanismo para abstraer los métodos a un nivel superior.Un interface contiene una colección de métodos que se implementan en otro lugar. Los métodos de una clase son public, static y final.La principal diferencia entre interface y abstract es que un interface proporciona un mecanismo de encapsulación de los protocolos de los métodos sin forzar al usuario a utilizar la herencia.Al utilizar implements para el interface es como si se hiciese una acción de copiar-y-pegar del código del interface, con lo cual no se hereda nada, solamente se pueden usar los métodos.La ventaja principal del uso de interfaces es que una clase interface puede ser implementada por cualquier número de clases, permitiendo a cada clase compartir el interfaz de programación sin tener que ser consciente de la implementación que hagan las otras clases que implementen el interface.
Polimorfismo: El concepto de Polimorfismo es uno de los fundamentos para cualquier lenguaje orientado a Objetos, las mismas raíces de la palabra pueden ser una fuerte pista de su significado: Poli = Multiple, morfismo= Formas , esto implica que un mismo Objeto puede tomar diversas formas. A través del concepto de Herencias ("Inheritance") es posible ilustrar este comportamiento:
El poder manipular un Objeto como si éste fuera de un tipo genérico otorga mayor flexibilidad al momento de programar con Objetos, el término Polimorfismo también es asociado con un concepto llamado Late-Binding (Ligamiento Tardío).
