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Tema 4aIntroducción al Paradigma Orientado a Objetos
Marcos López SanzIngeniería del Software de Gestión
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Índice
Introducción a la Orientación a Objetos
Elementos
Principios del paradigma OO
Otras consideraciones
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Introducción
Definición: Orientación a Objetos Paradigma de computación Define y organiza el software basándose en entidades
denominadas objetos Los objetos combinan datos, comportamiento e identidad
Ámbitos Programación Bases de datos Procesos de desarrollo Arquitectura Comunicaciones Etc.
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Elementosdel Paradigma Orientado a Objetos
Elementos del paradigma O. O.
Mecanismos que permiten abstracción, encapsulación, modularización y jerarquización.
Objetos y clases
Mensajes y métodos
Estado y atributos
Herencia y polimorfismo
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Elementosdel Paradigma Orientado a Objetos
Objetos y ClasesClase: descripción de los datos (atributos) y de las
operaciones que describen el comportamiento de un cierto conjunto de elementos homogéneos
Resultado del proceso de abstracción
“Molde” de infinitos objetos con ciertas características para crear en el dominio de la computadora un reflejo del mundo real
“Infinitud de objetos” no estrictamente necesaria(meses, universo)
Ej.: coche, fracción, pila, radio, persona, autobús
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Elementosdel Paradigma Orientado a Objetos
Objetos y Clases Clases: Abstracción: conceptos del dominio del problema
Ppio. de encapsulación: vistas• Pública o Interfaz: comportamiento (= qué operaciones responden
los objetos de esta clase)
• Privada o Implantación: estructuras de datos de la clase y cómo manipulan las operaciones los datos
No existe nada más que clases y sus objetos, ni constantes, tipos y datos “sueltos”, ni procedimientos y funciones “sueltas”, etc.
Clase = nuevo bloque de construcción modular cohesión entre datos y operaciones
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Elementosdel Paradigma Orientado a Objetos
Objetos y ClasesObjeto: Def.1: Ejemplar concreto (instancia) de una clase que
responde al comportamiento definido por las operaciones de la clase a la que pertenece Def.2: Proyección de parte del mundo real (del dominio del
problema o del de la solución), en la computadora
Características:• Pueden ser: Tangibles (libros) o Intangibles (deudas)• Todo objeto se identifica unívocamente• Todo objeto tiene unos datos propios (atributos) y un
comportamiento determinado
Ej: mi coche, pila nº 2, gastos/ingresos, radio del salón, autobús 518
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Elementos
del Paradigma Orientado a Objetos
Objeto:
TUNE
VOLUME TONE BALANCE
L H L H L H
ON OFF
FM AM
FM 88 90 93 97 100 102 Mhz
AM 530 650 850 900 1200 Khz
Estado:valor del volumenvalor del tonoAM/FMapagado/encendidofrecuencia seleccionadaCD introducido
Comportamiento:Subir/bajar volumenCambiar tonoCambiar bandaEncender/ApagarSelecc. frecuenciaIntroducir CD
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Elementos
del Paradigma Orientado a Objetos
Ejercicios: Definir e identificar Clases y Objetos Ej1.: Se desea crear un sistema software que permita realizar las operaciones de suma, resta,
multiplicación y división. Se desea almacenar el conjunto de operaciones realizadas en un intervalo de tiempo determinado. Los números podrán ser reales o imaginarios.
Ej2.: Un reproductor MP3 consta de una pantalla de visualización y una serie de botones que permiten: cambiar de canción, subir el volumen, ver cuánta batería le queda al dispositivo y cambiar los colores de la pantalla.
Ej3.: La universidad desea almacenar la información de todos los profesores, las asignaturas de cada profesor, el campus en el que se imparten, las páginas Web de cada asignatura. También desea realizar la gestión de las nóminas de estos profesores en función del número de asignaturas y horas impartidas por cada profesor.
Ej4.: En un zoo se quiere implementar un sistema de venta de entradas interactivo. En él se podrá consultar la información de los animales que tiene el parque, los horarios y precios del zoo. Este sistema deberá ser accesible para los discapacitados visuales.
Ej5.: Se desea crear un sistema de intercambio de datos legales basado en la tecnología P2P. Para ello habrá que tener en cuenta el tipo de ficheros que se va a descargar, los protocolos de comunicaciones entre diferentes sistemas de la red P2P, los servidores a los que se conectan los clientes, el progreso de la descarga y un sistema de búsqueda eficiente de contenidos.
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Elementosdel Paradigma Orientado a Objetos
Mensajes y métodosMensaje: Es la invocación de una operación sobre un
objeto Un objeto es el agente activo que lanza el mensaje y otro
objeto es el agente pasivo que recibe el mensaje El objeto que recibe el mensaje debe contemplar dicha
operación entre las definidas por la clase a la que pertenece Puede verse como la solicitud de un servicio a un objeto Un objeto siempre devuelve un objeto como respuesta al
mensaje (a veces él mismo)
Método: definición de una operación de una clase Consiste en la descripción formal del comportamiento
asociado a un objeto Puede entenderse como un servicio que ofrece el objeto
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Elementosdel Paradigma Orientado a Objetos
Mensajes y métodosMétodo: Tipos producen un cambio en el estado del objeto sobre el que
se ejecuta el método
aquellos que sin producir ningún cambio en el estado del objeto calculan cierto valor
métodos específicos para la inicialización y finalización de la vida de un objeto (constructores y destructores)
Permiten la colaboración entre objetos: paso de parámetros/argumentos en los métodos (información del ‘exterior’)
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Elementosdel Paradigma Orientado a Objetos
Estado y atributosAtributo: cada uno de los datos de una clase Representan las características que tiene un determinado
objeto
Son definidas en la clase del objeto
Ej.: • Coche: tipo de gasolina, capacidad del depósito, cilindrada, etc.
Estado: conjunto de los valores de los atributos que tiene un objeto, por pertenecer a una clase, en un instante dado Ej.: mi coche con gasoil, depósito vacío, 1.200cc, etc.
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Elementos
del Paradigma Orientado a Objetos
Herencia y polimorfismo Concepto de herencia: Forma de estructurar tipos/clases según su
comportamiento mediante la creación de una jerarquía de clasificación
B
A
Clase padre/madre/base Superclase
Clase hija/extendida/derivada
Subclase
Generalización
Especialización
A hereda de BA es un refinamiento de BA está más especializada que BA es una subclase de BB es superclase de AA “es un” B
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Elementos
del Paradigma Orientado a Objetos
Propiedades de la herencia: Intuitivamente fácil de comprender
Una subclase “extiende” las propiedades de su superclase
Una subclase es una forma restringida de la superclase
Un objeto de una subclase puede acceder a campos y métodos declarados en su superclase hereda sus atributos y operaciones
Propósitos Especificación: Si la superclase es un interfaz o una clase abstracta
Especialización: La superclase proporciona funciones a las subclases, pero éstas pueden redefinir los métodos adecuándolos a su comportamiento específico
Extensión: La subclase añade nueva funcionalidad (métodos y campos) pero no modifica ni altera lo heredado Subtipo
Combinación múltiple: Se hereda de varias clases herencia múltiple
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Elementos
del Paradigma Orientado a Objetos
Beneficios de la herencia
Reusabilidad del Software: se reutiliza el código heredado
Mayor fiabilidad: al reusarse el código existente, hay más posibilidad de encontrar errores y subsanarlos
Consistencia de interfaces: la jerarquía de herencia asegura que objetos similares tienen vistas públicas similares
Prototipado rápido: al reutilizarse código se favorece este método de desarrollo
Ocultación de información: la disponibilidad de interfaces claras reduce las interconexiones entre sistemas (clases padre como interfaz)
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Elementos
del Paradigma Orientado a Objetos
Ejemplo: (herencia simple)
Figura:colorrota, mueve, dibuja
F_cerrada:perímetro, área
Polígono:número_lados
Cuadrilátero:perímetro, área
Cuadrado:perímetro, área
Círculo:radioperímetro
Figura
F_abierta F_cerrada
Polígono
Triángulo Cuadrilátero
Cuadrado
Elipse
Círculo
- Todas las figuras se pueden: rotar escalar
- Todas tienen un color
- Clases abstractas: Figura F_Cerrada F_Abierta Polígono
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Elementos
del Paradigma Orientado a Objetos
Herencia múltiple: Una clase hereda de más de un antecesor
Problema: herencia repetida
Vehículo
Caravana
Casa
Terrestre
Anfibio
Acuático
Vehículo
Lancha
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Elementosdel Paradigma Orientado a Objetos
Polimorfismo Posibilidad que tienen distintos objetos de actuar de una manera
diferente (desencadenar operaciones distintas) en respuesta a un mismo mensaje (una misma llamada a función)
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Elementos
del Paradigma Orientado a Objetos
Tipos de polimorfismo “Ad hoc” o estático:
Sobrecarga Coerción: conversión de objetos de una clase a otra (cast)
Universal
Bases: Herencia: no se puede aplicar polimorfismo si no es con clases que hereden de
otras Instanciación dinámica: una referencia a un objeto A puede estar haciendo
referencia a distintos objetos derivados de la clase A el polimorfismo siempre implica enlace dinámico
Beneficios: Abstracción: no es necesario conocer toda la jerarquía de clases derivadas Extensibilidad: aumentar la funcionalidad del programa/sistema sin tener que
modificar el código ya escrito
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Principios / Bases
del Paradigma Orientado a Objetos
Principios básicos (procesos a tener en cuenta) Abstracción
Encapsulación u Ocultamiento
Modularidad
Jerarquía
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Principios / Bases
del Paradigma Orientado a Objetos
Abstracción Def.: “Proceso mental de extracción de las características
esenciales (requisitos o funciones) de algo, ignorando los detalles superfluos”
Motivo: No es posible manejar todos los aspectos de un sistema al mismo tiempo un individuo puede comprender 7 ± 2 detalles a la vez
Fundamentalmente subjetiva (dependiendo del interés del observador)
Punto de vista del “cliente” (usuario) Implementación en OO Clases Ejemplos:
Autobús visto por un mecánico y un pasajero Persona en un historial clínico y en la universidad Radio como emisora o como aparato
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Principios / Bases
del Paradigma Orientado a Objetos
Encapsulación u ocultamiento Def.: “Proceso por el que se ocultan los detalles del soporte de las
características esenciales de una abstracción (cómo se realizan las funciones)” Esencial: características del ‘mundo real’ abstracción Superfluo: estructuras de datos y algoritmos
Punto de vista del “desarrollador” (sistema)
Ventajas: Delimita el área de búsqueda de errores Reduce la complejidad del sistema Facilita la modificación del sistema
Implementación en OO Un objeto sólo tiene accesible su interfaz (servicios o métodos) Los atributos son siempre privados Acceso por métodos de solicitud y
establecimiento de valor
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Principios / Bases
del Paradigma Orientado a Objetos
Modularidad Def.: “Proceso de descomposición de un sistema en un conjunto de piezas
poco acopladas (independientes) y altamente cohesivas (con significado propio): módulos”
Conceptos asociados: Acoplamiento: “fuerza” de la dependencia entre módulos ideal: bajo
Cohesión: mide el grado de conectividad entre los elementos de un solo módulo ideal: alta
Descomposición en OO: Descomponer para obtener las abstracciones claves del dominio del problema El mundo es un conjunto de objetos agrupados que colaboran Cada objeto exhibe un comportamiento definido (no identificable,
necesariamente, con una función del sistema)
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Principios / Bases del Paradigma Orientado a Objetos
Modularidad Ejemplo 1: Sistema universitario (alumnos, profesores, rectores, personal
administrativo, aulas, bibliotecas, estatutos, planes de estudios) alta modularidad
• Cohesión: baja se entienden por sí mismos
• Acoplamiento: alto no dependen unos de otros para existir
Ejemplo 2: Ámbitos personales baja modularidad
• Cohesión: alta necesitan del entorno, costumbres sociales, cultura para “explicarse”
• Acoplamiento: alto una pérdida en la familia repercute en el estado de ánimo de todos
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Principios / Bases
del Paradigma Orientado a Objetos
Jerarquía
Def.: “Proceso de estructuración por el que se produce una organización de un conjunto de elementos en grados o niveles de responsabilidad, de incumbencia o de composición entre otros”
Tipos:1. Por grado de composición o de agregación: una abstracción o módulo
se compone de un conjunto de elementos
2. Por grados de clasificación, clasificación de las distintas abstracciones de la más general a las más específicas
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Principios / Bases
del Paradigma Orientado a Objetos
Jerarquía
Univesidad
Rectorado Facultades
Departamentos Dirección
Profesores
Asociados Titulares
Interinos Funcionarios
Clasificación
Composición
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Principios / Bases
del Paradigma Orientado a Objetos
Jerarquía Favorece la extensibilidad:
Facilidad con la que los productos software pueden ser adaptados a cambios incrementales de especificaciones.
Principios para facilitar la extensibilidad:• Simplicidad de diseño• Descentralización
Mecanismos para ayudar a conseguir la extensibilidad:• Herencia• Polimorfismo
¿Añadir una nueva funcionalidad? Identificar qué clase la soportará. Implementar la nueva funcionalidad en esta clase ¿Cómo?
• Modificar la definición original?• Hacer copia y modificar la copia?• Modificar la original por crecimiento?
Óptimo por crecimiento: se crea una subclase que define las diferencias entre la clase existente y la nueva abstracción:
• La clase existente no resulta afectada.• No hay código repetido
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Conclusión
Concepto Definición
Abstracción Crear clases para simplificar aspectos de la realidad
ClaseUna descripción de la organización y acciones compartidas por uno o más objetos similares
EncapsulaciónDiseñar clases y objetos para restringir el acceso a los datos y comportamiento mediante la definición de un conjunto de mensajes que un objeto puede recibir
Herencia Los datos y comportamiento de una clase es incluido o usado como base de otra
ObjetoElemento individual, identificable, real o abstracto, que contiene datos sobre sí mismo y descripciones de cómo manipular dichos datos
Paso de mensajes Un objeto envía datos a otro o le solicita la invocación de un método
Método Forma de acceder, establecer o manipular la información de un objeto
Polimorfismo Diferentes clases pueden responder de forma diferente ante un mismo mensaje
¿Qué es la orientación a objetos?
Organizar el software como una colección de objetos que contiene tanto estructuras de datos como comportamiento.
Estr
uct
ura
Co
mp
ort
.
Tabla extraída de The Quarks of Object-Oriented Development. Deborah J. Armstrong. Communications of the ACM. Vol.49/No.2 Febrero 2006
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