Modular i Dad

Programacin Orientada a Objetos

Tema 2: Modularidad

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Modularidad:

Tipos abstractos de datos

TEMA 2


Tema 2: Modularidad

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CONTENIDOS

1. Abstraccin

2. Tipos de datos

3. Tipos abstractos de datos

4. Modularidad

5. Reutilizacin

6. Paradigmas y lenguajes

7. Diseo estructurado vs. OO


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Abstraccin

Supresin intencionada, u ocultamiento, de algunos detalles de un proceso o artefacto, con el objeto de destacar de manera ms clara otros aspectos, detalles o estructuras.

Capacidad de centrarse en las caractersticas esenciales de las distintas partes de un sistema, ignorando sus propiedades accidentales.

Permite dividir la informacin en componentes aislados que posteriormente se ensamblan para construir el todo.

Limitacin de la capacidad humana para operar la complejidad:

Ordenando el caos: divide et impera.

En SW: Abstraccin Modularidad


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Abstraccin

Arbol

- altura

- tipo de madera

- tipo de hoja

- tipo de fruto

Castao

Olmo

Abeto

Chopo

Abedul

Haya

Pino

Persona

DNI

Nombre

Edad

calcularEdad()


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Abstraccin aplicada:

Diferentes niveles: Nos centramos en los elementos ms

grandes e importantes.

Progresivamente: Tratamos volmenes de informacin

menores que revelen ms detalles.

Diferentes tipos: Funcional o procedural,

de Datos.

Abstraccin


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Abstraccin

Encapsulacin:

Proceso de almacenar en un mismo

compartimento los elementos de una

abstraccin que constituyen su estructura y su

comportamiento [Booch96]


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Tipos de Datos

Un tipo de dato es un conjunto de valores y un

conjunto de operaciones definidas por sus

valores.

Tipo de dato = Representacin + Operaciones.

Ejemplos:

Tipo de datos entero, operaciones de +,-,*,/.

Tipo cadena, operaciones de concatenacin,

subcadena, etc.


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Tipos Abstractos de Datos

Los TADs permiten ampliar los tipos de datos definidos por el lenguaje de programacin.

Un tipo de dato definido por el programador se denomina TAD.

Un TAD es un tipo de datos que consta de datos y operaciones que se pueden realizar sobre esos datos.

Los TADs ocultan la implementacin de las operaciones definidas por el usuario asociadas con el tipo de datos.

La ocultacin de informacin de un TAD significa que poseen interfaces pblicos (operaciones que se pueden realizar), sin embargo, las implementaciones de esos interfaces son privados.


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Un TAD consta de :

TIPO: tipo (=cjto de objetos) que se est especificando

FUNCIONES: signatura (tipo de los argumentos y resultado)

AXIOMAS: definicin implcita del valor de la funcin

INVARIANTES: condicin booleana que debe mantenerse con exactitud

PRECONDICIONES

POSTCONDICIONES



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Ejemplo TAD Pila

TIPO Pila[X]

FUNCIONES

poner: Pila[X] x X Pila[X]

vacia: Pila[X] Boolean

item: Pila[X] X

new: Pila[X]

AXIOMAS

Para x: T, s: Pila[T];

item(poner(s,x)) = x

vacia(new)

not vacia(poner(s,x))

PRECONDICIONES

item (s:Pila[T]) requiere not vacia(s)



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Modularidad

Propiedad que tiene un sistema que ha sido descompuesto en un conjunto de mdulos cohesivos y dbilmente acoplados [Booch96]

Alta cohesin:

Un mdulo con responsabilidades altamente relacionadas y que no hace una gran cantidad de trabajo.

Bajo acoplamiento: Un mdulo que no depende de demasiados otros mdulos.

Favorece: Comprensin modular: Es posible entender un mdulo sin conocer los otros.

Continuidad modular: Un cambio en la especificacin afecta slo a un mdulo o a unos pocos.

Proteccin modular: El efecto de una situacin anormal producida en un mdulo afecta slo a ste o a unos pocos.

Los mdulos se comunican mediante interfaces bien definidas.


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Modularidad

Programa modular: formado por un conjunto de mdulos.

Mdulo: unidad bsica de descomposicin de un sistema software. Los mdulos deben ser lo ms independientes posibles.

Un mtodo de construccin de software es modular si ayuda a producir sistemas software a partir de elementos autnomos interconectados por una estructura simple y coherente.

La programacin modular trata de descomponer un programa en un pequeo nmero de abstracciones coherentes que pertenecen al dominio del problema y cuya complejidad interna esta oculta por el interfaz.


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Modularidad

Un mdulo se estructura mediante una interfaz y una

implementacin.

Esta compuesto por un conjunto de operaciones y

atributos.

Primitivas de

acceso

Atributos Operaciones Seccin

Privada

Interfaz


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Modularidad

Reglas para obtener mdulos:

Unidades modulares:

El lenguaje debe proporcionar estructuras modulares con las cuales se puedan describir las diferentes unidades.

POO Clases.

Ocultacin de informacin:

Todos los mdulos deben seguir el principio de ocultacin de informacin.

Una abstraccin de datos puede verse como que tiene dos caras:

Interfaz: operaciones que definen el comportamiento (cliente)

Implementacin (programador)


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Modularidad

Principio abierto-cerrado: Un mdulo se considera a

la vez cerrado (terminado, til o activo) y abierto

(cambios y modificaciones). No debe afectar a los

dems mdulos.

Un mdulo est abierto si est disponible para ampliarlo.

Un mdulo est cerrado si est disponible para su uso.

Los dos objetivos son incompatibles con las tcnicas

tradicionales:

o est abierto no se puede utilizar todava.

o se cierra cualquier cambio provoca cambios en cadena.


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Representacin

NombreCli:String

Codigo:String

Saldo:Entero

Operaciones

reintegro()

ingreso()

verSaldo()

calculaIntereses()

Interfaz

reintegro()

ingreso()

verSaldo()

NO SI

EJEMPLO: Mdulo que define cuentas bancarias

Un modulo incluye una

estructura de datos junto con

un conjunto de operaciones

para manipularla.

Modularidad


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Reutilizacin

Por qu el software no es como el hardware

(catlogos de dispositivos que se combinan)?

Por qu cada nuevo proyecto software arranca de la

nada?

Creciente importancia de los componentes en la

industria del software: (COM, JavaBeans, ).

Internet favorece la reutilizacin.

La tecnologa OO har realidad en un futuro

cercano el sueo de una industria basada en

componentes.


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Reutilizacin

Beneficios esperados de la reutilizacin:

CONSUMIR elementos reutilizables:

Oportunidad (se reduce el tiempo de desarrollo).

=> Mejora la productividad.

Disminuye el esfuerzo del mantenimiento.

Aumenta fiabilidad.

Aumenta eficiencia.

PRODUCIR elementos reutilizables:

Inversin: preservar la experiencia de los mejores desarrolladores.

Si un elemento software se utilizar en muchos proyectos es rentable invertir en mejorar su calidad.

Consumir antes de producir


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Reutilizacin

Qu debemos reutilizar?

PERSONAL:

La experiencia previa ayuda en el nuevo desarrollo.

DISEO:

Difcil garantizar compatibilidad diseo-implementacin.

Seguir un enfoque donde la diferencia entre mdulo diseo y mdulo de implementacin desaparece.

Necesidad de generalidad en los componentes.

PATRONES DE DISEO:

Ideas aplicables a toda una gama de dominios.

Un patrn propone una solucin para un problema de diseo.


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Reutilizacin

Por qu no es comn la reutilizacin? Naturaleza repetitiva de la programacin (ordenar, buscar, recorrer, ...)

Cuntas veces en los ltimos 6 meses has escrito cdigo para buscar un elemento en una coleccin?

Obstculos: Sndrome N.I.H. (Not Invented Here): Reaccin cautelosa frente a componentes

nuevos. Coste adicional de aprendizaje.

Econmicos: Se centran en los costes a corto plazo.

Estrategias de las compaas software: Y si el cliente no vuelve a necesitarnos?.

Dificultades tcnicas: Disear cdigo reutilizable es difcil.

Hacemos las mismas cosas pero no de la misma forma.

Difcil captura de las similitudes.

Permitir adaptacin.

La nocin correcta de mdulo debe reconciliar: abierto - cerrado

reutilizacin - extensibilidad


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Paradigmas - Lenguajes A lo largo del tiempo se han utilizado diferentes maneras de construir sistemas

(paradigmas) persiguiendo parecidos objetivos.

Paradigma de Construccin de un Sistema:

Coleccin de conceptos que guan el proceso de construccin de un sistema,

determinando su estructura. Estos conceptos controlan la forma en que pensamos y

formulamos los sistemas.

Un lenguaje de programacin refleja un paradigma:

PARADIGMA

Imperativo

Funcional

Lgico

Orientado a Objetos

LENGUAJE

COBOL, Pascal, C

Lisp, Miranda, Haskel

Prolog

Smalltalk, Eiffel, C++, Java

ELEMENTOS

Algoritmos

Funciones-Reglas If-Then

Predicados-Reglas If-Then

Clases y Objetos


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La abstraccin es la clave para disear buen software.

Los lenguajes de programacin de alto nivel permiten al

programador abstraerse de la arquitectura de la mquina

donde se ejecuta el software (de propsito general).

Mecanismos para disear programas modulares:

Procedimientos o funciones Mdulos

Tipos abstractos de datos (TADS)

Objetos

Paradigmas - Lenguajes


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Diseo estructurado vs. OO

Qu criterio usamos para encontrar los mdulos?

Objetos/

Datos

Acciones/

Funciones

Procesadores

A) Unidades de descomposicin funcional Enfoque tradicional

B) Basndose en los principales tipos de datos Enfoque OO

Las tres fuerzas de la computacin


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A

B C D

E H G F

Secuencia

Bucle Condicional

Abstraccin funcional de ms alto nivel

Refin

am

iento

s sucesivo

s

Descomposicin funcional:

Respuesta tradicional a la cuestin de modularizacin

Responde a los requisitos de modularidad?


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Inconvenientes de la descomposicin funcional:

Funcin principal: Cima del sistema

El programa principal es una propiedad voltil

Sistemas reales no tienen cima

Mejor la visin de un conjunto de servicios

Centrado en la interfaz

Primera pregunta: Que har el sistema?

La arquitectura del software debe basarse en

propiedades ms profundas.

Ordenacin temporal prematura

EX

TE

NS

IBIL

IDA

D


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Inconvenientes de la descomposicin funcional:

Se desarrollan elementos software para satisfacer necesidades

especficas de otro elemento del nivel superior.

Cultura del proyecto actual

Las estructuras de datos son descuidadas.

Funciones y datos deben jugar un papel complementario.

Cuando un sistema evoluciona los datos son ms estables que

los procesos.

RE

UT

ILIZ

AC

IN


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Ventajas de la descomposicin funcional:

Disciplina de pensamiento lgica y bien organizada.

Tcnica simple, fcil de aplicar.

til para pequeos programas y algoritmos individuales.

Buena para documentar diseos (describir algoritmos).

Promueve el desarrollo ordenado de sistemas

Adecuada para dominar la complejidad


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En la programacin tradicional tenemos por un lado

los datos y por otro las operaciones sobre esos datos,

pero son entidades independientes.

datos operaciones


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En la programacin OO agrupamos (encapsulamos)

conjuntos de datos relacionados entre s y operaciones

sobre esos datos en entidades que llamamos objetos.

Objeto

Los datos normalmente estn

ocultos y nicamente son

accesibles dentro del propio

objeto

Algunas operaciones estn

tambin ocultas, y representan

servicios de utilidad dentro del

propio objeto

Ciertas operaciones son accesibles desde

el exterior y constituyen servicios que

el objeto ofrece a otros objetos



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Con la orientacin a objetos, construimos pequeos

modelos software de la realidad y simulamos sta.

Un sistema O.O. es un conjunto de objetos que

interactan entre s envindose mensajes mediante

los cules se solicitan servicios unos a otros.



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Las abstracciones funcionales son ms voltiles que las de datos.

Esa es una de las ventajas de la OO.



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Desarrollo de software orientado a objetos :

Definicin

Mtodo de desarrollo de software que basa la arquitectura del

sistema en mdulos deducidos de los tipos de objetos que se

manipulan (en lugar de basarse en la funcin o funciones a las que

el sistema est destinado a asegurar).

Hay que centrar la atencin no sobre lo que HACE el sistema,

sino principalmente sobre lo que ES el sistema, en trminos de

datos, de componentes, en trmino de manejo de entidades, de

reaccin a las solicitudes.

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