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Técnicas de POO
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Programación Orientada a Objetos
Facultad de Informática
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Abstracción
Definición de clases e interfaces
Mensajes y métodos
Herencia de clases
Composición de objetos
Juan Pavón Mestras
Dep. Sistemas Informáticos y Programación
Universidad Complutense Madrid
Juan Pavón Mestras
Facultad de Informática UCM, 2004-05
Abstracción
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Abstracción
Definición
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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
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Interfaz vs. Implementación
• Definición de la signatura de las operaciones (interfaz)
• Implementación de las operaciones (clase)
• Puede haber varias implementaciones de una misma interfaz
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División en partes: tiene-un (agregación)
• Permite bajar a otro nivel de complejidad
• La composición es un tipo especial de agregación
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
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Formas de abstracción en OO
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Permite gestionar la complejidad
Ejemplo de niveles de abstracción: mapas
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División en especialización: es-un (herencia)
• Permite categorizar información
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Paquetes (package en Java, namespace en C++): controla la
visibilidad de una colección de objetos respecto al resto
• public, private, protected
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Definición de clases
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Las clases proporcionan:
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Definición de clases
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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:
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Externa: lo que hace un objeto
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Interna: cómo lo hace
• Visión de servicio: interfaz
};
private:
Palos valorPalo;
int valorNumero;
• Visión de implementación
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Definición de clases
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Definición de clases
C#
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Java
class CartaBaraja {
public Palos palo () { return valorPalo; }
public int numero () { return valorNumero; }
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; }
};
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private Palos valorPalo;
private int valorNumero;
private Palos valorPalo;
private int valorNumero;
};
public
public
public
public
static
static
static
static
final
final
final
final
int
int
int
int
Oros = 1;
Copas = 2;
Espadas = 3;
Bastos = 4;
• En Java, hasta la versión 1.4 no se pueden definir enum
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Clases anidadas
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Interfaces en Java
En C++, C# y Java se pueden definir clases anidadas
dentro de otras
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class ListaEnlazada {
//...
private class Enlace { // clase anidada
public int valor;
public Enlace siguiente;
}
}
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Mensajes
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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
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En tiempo de ejecución: vinculación dinámica
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)
El método asociado al mensaje se puede determinar
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Un cuerpo: código que se ejecutará cuando se invoque el método
Métodos
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juego.muestraCarta (unaCarta, 12, 8);
En tiempo de compilación: vinculación estática
Un nombre
Una signatura: tipo de argumentos y valor de retorno
• Métodos con el mismo nombre se pueden distinguir por tener signaturas
distintas
El receptor del mensaje
El selector del mensaje
Una lista opcional de argumentos
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Todos los métodos se definen por:
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Todos los mensajes tienen tres partes:
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Definición de métodos
Un mensaje no es una función
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Se puede definir una variable del tipo de interfaz que
referencie a objetos de cualquiera de esas clases
interface
interfaceAutomovil
Automovil{{
public
publicvoid
voidarrancar();
arrancar();
public
publicvoid
voidacelerar(double
acelerar(double
a);
a);
class
classCoche
Cocheimplements
implementsAutomovil
Automovil{{
//
//...
...
public
publicvoid
voidarrancar()
arrancar(){{
};};
/*
/*implementación
implementación*/
*/ }}
public
void
acelerar(double
public void acelerar(doublea)
a){{
/*
/*implementación
implementación*/
*/ }}
//
//...
...
};};
Tienen acceso a los miembros de la clase que las contiene
Se pueden esconder de otras clases
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Una interfaz (interface en Java) sólo puede definir la
signatura de métodos y constantes
Varias clases pueden implementar la misma interfaz
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• Se asocia al tipo de la variable
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Operaciones
Finalizadores (destructor en C++)
• Se asocia al valor
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Definición de métodos
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Definición de métodos
Consejo: Orden de definición de los métodos
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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
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fichero
ficherocartas.h
cartas.h
class
classCartaBaraja
CartaBaraja{{
public:
public:
//
//...
...
Palos
Palospalo
palo()();;
//
...
// ...
};};
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Curiosidades
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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
Recuerda que el código no lo lee únicamente el programador
que lo escribe y piensa en los lectores de tu código
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Separación de declaración e implementación
fichero
ficherocartas.cpp
cartas.cpp
CartaBaraja::
CartaBaraja::Palos
Palos CartaBaraja::palo
CartaBaraja::palo()(){{
return
returnvalorPalo
valorPalo
};};
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Ejemplo
Oberon (N. Wirth) es un lenguaje donde no se definen
clases, sino registros, así que los métodos (mensajes) se
definen sobre punteros
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Las 8 reinas
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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
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Herencia de clases
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Herencia de clases
Jerarquía de clases
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class Circulo: public Forma, public Redondez
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)
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La herencia es extensión y contracción
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C++ soporta herencia múltiple
En C#
class Circulo: Forma
El comportamiento del hijo puede extender al del padre
El hijo puede redefinir comportamiento heredado
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En Java
class Circulo extends Forma
Motivación de la herencia
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En C++
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
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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]
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Herencia de clases
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En C++ y Java: super
En C#: base
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Taxi(), Coche(), Automovil()
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Especificación: si la clase padre es abstracta está dando una
especificación de cómo tienen que ser las hijas
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Construcción: Se utiliza una clase para construir otra, que no respeta la
relación “es un”
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Automovil
Limitación: la clase hija restringe el uso de algún método de la clase
padre (sobreescribiéndolo, por ejemplo, para que genere un mensaje de
error)
Camion
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Patrulla
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Derivar una clase Conjunto de una clase Lista
No respeta el principio de sustituibilidad
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Taxi
Ejemplo: eventos en Java: ActionListener, MouseListener
Generalización o extensión: la clase hija no sobreescribe ningún
método de la clase padre, sólo añade otros nuevos
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Particular
Ejemplo: los componentes del Java AWT
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Coche
[T. Budd, cap. 8 de la 3ª edición]
Especialización: los hijos sobreescriben un método del padre para
especializar la clase de alguna manera
En el ejemplo: Automovil(), Coche(), Taxi()
Para el destructor en sentido inverso:
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Al crear un objeto se llama a los constructores de las
clases a las que pertenece, del primero al más particular:
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Formas de la Herencia
Para referirse a un método de la clase padre
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Ejemplo: En java.util Properties extends Hashtable
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)
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Composición de objetos
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Herencia vs. Composición
Agregar o componer varios objetos para obtener una
mayor funcionalidad
Un objeto se puede construir a partir de otros objetos
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Herencia: permite definir una clase a partir de otra
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Composición: nueva funcionalidad mediante composición
de objetos
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Herencia vs. Composición
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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
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Herencia vs. Composición
La herencia no permite cambios en tiempo de ejecución
La herencia rompe la encapsulación
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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
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La composición es dinámica, en tiempo de ejecución
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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
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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
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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
Por ello es más práctico utilizar interfaces y clases
abstractas
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Ya que proporcionan menos o ninguna implementación
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Herencia vs. Composición
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Herencia vs. Composición
Por tanto,
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es preferible la composición de objetos
a la herencia de clases
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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
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Herencia vs. Composición
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Básico:
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area()
VentanaGUI
rectangulo
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Rectangulo
ancho
alto
area()
return rectangulo.area()
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return ancho *
alto
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area()
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T. Budd, An introduction to Object-Oriented Programming (Third
Edition). Pearson Education, 2001
Otros:
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area()
VentanaGUI
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Bibliografía
Ejemplo de delegación de objetos como alternativa a la herencia
Rectangulo
ancho
alto
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
La herencia y la composición trabajan juntas
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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)
Sin embargo,
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Delegación de objetos como alternativa a la herencia
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
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
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