Programación Orientada a Objetos

Programación Orientada a ObjetosProgramación Orientada a Objetos

INTRODUCCIÓN Y CONCEPTOS

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Introducción a Orientación a ObjetosIntroducción a Orientación a Objetos



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Paradigma ProcedimentalParadigma Procedimental

• El paradigma procedimental ve a un sistema de computo como un “procesador de datos”

• Los datos ingresan al programa y se van transformando al pasar por una serie de funciones



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• Sistema de Rol de Pagos:– Obtener la lista de empleados– Obtener el registro de horas de trabajo– Obtener las tablas de remuneración y descuentos– Para cada empleado:

• Calcular la cantidad a pagar• Calcular las retenciones e impuestos• Calcular la paga neta• Preparar el cheque• Anotar el cheque en el sistema de contabilidad• Enviar el cheque al empleado

– Devolver todos los documentos a su respectivo lugar



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• Esas operaciones pueden llevarse a cabo con un computador

• Los pasos necesarios para llegar a cabo una tarea se conocen como “proceso”

• Cada uno de los pasos se conoce como “procedimiento”



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• ¿Cuales serían los procedimientos para el programa de rol de pagos?



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• ¿Cuales serían los procedimientos para el programa de rol de pagos?– Abrir base de Datos– Calcular Cantidad a Pagar

• Calcular Sueldo• Calcular Retenciones

– Imprimir Cheques– Actualizar Base de Datos– Cerrar Base de Datos



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• Cada procedimiento recibe datos de entrada, los procesa y luego los transmite a otro procedimiento y finalmente a un humano.

• Los datos son dados a los procedimientos de una manera similar a la que la materia prima es alimentada una línea de ensamblaje.



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• El diseñador trata de descomponer los problemas en pequeños procedimientos que siendo ejecutados en el orden correcto hacen que el sistema llegue a una respuesta.

• Esto funciona muy bien para problemas pequeños. ¿Pero que pasa con sistemas grandes y donde lo que gobierna al sistema no son los datos sino los eventos?



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• Ejemplos de este tipo de problema son los sistemas interactivos

• En ellos el flujo del programa ya no es lineal, sino que dependerá de la respuesta del usuario

• El orden en que los procedimientos son llamados no se conoce de antemano



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Construcción de una casa para “fido” Construcción de una casa para “fido”

Puede hacerlo una sola personaRequiere:

Modelado mínimoProceso simpleHerramientas simples



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Construcción de una casaConstrucción de una casa

Construida eficientemente y en un tiempo razonable por un equipoRequiere:

ModeladoProceso bien definidoHerramientas más sofisticadas



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Construcción de un rascacielosConstrucción de un rascacielos



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Paradigma Orientado a ObjetosParadigma Orientado a Objetos

• En el paradigma orientado a objetos, el diseñador trata de resolver un problema modelando los diferentes objetos presentes y sus diferentes interacciones

• En este paradigma los datos no son algo externo al programa, sino que está embebido dentro de los “objetos”



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• El paradigma orientado a objetos permite al programador concentrarse en el la solución al problema y no en cómo implementarla en un computador

• Brinda tres claras ventajas sobre el paradigma procedimental:– Fácil Mantenimiento– Reusable– Escalable



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¿Por qué la POO es Popular?¿Por qué la POO es Popular?

• Similaridad con la forma de pensar acerca de los problemas en la vida real

• Es muy escalable, desde problemas triviales hasta sistemas muy complejos

• El uso de librerías permite el desarrollo de aplicaciones en muchos campos

natural

reusowww.ingsistemaseliaschoez.wordpress.com


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Lenguajes y PensamientoLenguajes y Pensamiento

• Una teoría muy aceptada entre los lingüistas asevera que el lenguaje que hablamos influencia directamente la manera en la cual vemos el mundo y expresamos nuestros pensamientos.

• Los esquimales son un ejemplo, su idioma tienes muchas palabras para describir los diversos tipos de nieve. Es muy fácil expresar situaciones complejas relacionadas con nieve en ese lenguaje que en un lenguaje menos adaptado para eso.

• Esto se aplica tanto a lenguajes naturales como a lenguajes computacionales.www.ingsistemaseliaschoez.wordpress.com


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Lenguajes de Programación y Solución de ProblemasLenguajes de Programación y Solución de Problemas

Ejemplo: análisis de una secuencia de DNA• Las secuencias de DNA es representada

como un vector de valores enteros: ACTCGGATCTTGCATTTCGGCAATTGG…..

• Encontrar si un patrón de largo M (donde M es pequeño y fijo) esta repetido en una secuencia de DNA de longitud N (siendo N muy muy largo)

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Solución en FortranSolución en Fortran

DO 10 I = 1, N-M

DO 10 J = 1, N-M

FOUND= .TRUE.

DO 20 K = 1, M

IF X[I+K-1] .NE. X[J+K-1] THEN FOUND = .FALSE.

IF FOUND THEN ….

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Solución en APLSolución en APL

ACTCCTCGATCCATTTCGGCAATTGG….

Reorganizar en una matriz N x M

Ordenar la matriz por columnas

Buscar filas adyacentes iguales

ACTCCTC 1-7 ACTCCTC

CTCCTCG 2-8 CCTCGAT

TCCTCGA 3-9 CGATCCA

CCTCGAT 4-10 CTCCTCG

CTCGATC 5-11 CTCGATC

TCGATCC 6-12 TCCTCGA

CGATCCA 7-13 TCGATCC

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Comparación de las 2 SolucionesComparación de las 2 Soluciones

• Los programadores de Fortran (procedimentales) piensan en términos de lazos. La solución en Fortran es extremadamente lenta O(M x N2)

• El programador de APL (funcional) piensa en términos de manipulación de secuencias, el ordenamiento es algo interno del lenguaje y los lazos no existen. La solución en APL es mas rápida O(M x NlogN) a pesar de que APL no es un lenguaje más eficiente que Fortran



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Conjetura de Church e Hipótesis de Safir-WorfConjetura de Church e Hipótesis de Safir-Worf

• Hipótesis Safir-Worf: afirma que un individuo utilizando un lenguaje dado puede tener ideas o pensamientos que no pueden ser traducidas o entendidas por un individuo que usa otro lenguaje.

• Conjetura de Church: cualquier programa puede ser escrito por una máquina de Turing, o sea que cualquier programa puede ser escrito en cualquier lenguaje de programación.

• Si bien Church demuestra su conjetura, un nuevo lenguaje puede no ofrecer mayor poder de computo pero puede proveer una manera más fácil o natural para resolver cierto tipos de problemas.



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Soluciones OO y Lenguajes OOSoluciones OO y Lenguajes OO

• El uso efectivo de los principios de la orientación a objetos requiere que el programador vea el mundo de una manera diferente

• El uso de un lenguaje orientado a objetos simplifica el desarrollo de soluciones orientadas a objetos.

• El uso de un lenguaje orientado a objetos no convierte al individuo en un programador orientado a objetos.

“programas de Fortran pueden ser escritos en cualquier lenguaje”



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Programación OOProgramación OO

• Vista Macro: – La programación orientada a objetos trata

sobre el desarrollo de software utilizando un paradigma que descompone el problema en objetos independientes

• Vista Micro: – La programación orientada a objetos es

utilizar un lenguaje orientado a objetos para implementar soluciones de software



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Vista MacroVista Macro

• Análisis y Diseño Orientado a Objetos (UML)

• Reuso• Diseño basado en Patrones• Marcos de Trabajo (Frameworks)• Componentes



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Vista MicroVista Micro

• Clases y Objetos• Mensajes y Métodos• Jerarquía de Clases y Herencia• Encapsulación y Ocultamiento de

Información• Unión de Métodos y Polimorfismo• Lenguajes



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¿Un nuevo paradigma?¿Un nuevo paradigma?

• Paradigma = conjunto de teorías, estándares y métodos que juntos representan maneras de organizar el conocimiento y ver el mundo.

• En la ciencia una revolución ocurre cuando un paradigma viejo es reexaminado, rechazado y remplazado por uno nuevo

• Paradigma de Programación = una manera de conceptuar que significa computar y como estructurar y organizar las tareas que deben ser llevadas a cabo por una computadora



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• Para entender POO necesitamos comprender los siguientes conceptos:– Objeto– Clase

• Y los siguientes principios– Encapsulación– Paso de Mensajes– Herencia– Polimorfismo



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POO: Una nueva manera de ver el mundoPOO: Una nueva manera de ver el mundo

“ Juan quiere mandar flores a su amiga Ana que vive en otra ciudad. Debido a la distancia Juan no puede llevar las flores directamente a Ana. Juan acude a Pedro, un florista local, y le da el número y tipo de flores que quiere enviarle a Ana y su dirección. Juan puede estar seguro que las flores serán entregadas a Ana. ”



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Agentes, Responsabilidad, Mensajes y MétodosAgentes, Responsabilidad, Mensajes y Métodos

• Juan encuentra un agente apropiado (Pedro) • Y le envía un mensaje que contiene una

petición. • Es la responsabilidad de Pedro el satisfacer

esa petición.• Existe algún método (conjunto de operaciones)

usadas por Pedro para entregar las flores. • Juan no necesita conocer el método particular

que Pedro utilizará, esa información esta oculta.



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POO: el Principio GeneralPOO: el Principio General

• Un programa orientado a objetos esta estructurado como una comunidad de agentes que interactúan entre si llamados objetos.

• Las acciones son iniciadas por la transmisión de mensajes a un agente (un objeto).

• El mensaje codifica un requerimiento de acción y es acompañado por información adicional (argumentos) necesaria para llevar a cabo el requerimiento.

• El receptor es el agente al cual el mensajes es enviado. Si el receptor acepta el mensaje, acepta la responsabilidad de llevar a cabo la acción solicitada.

• En respuesta a un mensajes el receptor ejecutará algún método para satisfacer el requerimiento.



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ObjetoObjeto

• ¿Qué es un objeto?– Así como los procedimientos son la base

para construir programas estructurados, los objetos son usados para construir programas orientados a objetos

– Un programa orientado a objetos es una colección de objetos que están organizados para, y cooperan para, lograr un objetivo.



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ObjetoObjeto

• Cada objeto:– Contiene datos: Los datos guardan

información que describe el estado del objeto.

– Tiene un conjunto de comportamientos: Estos comportamientos son cosas que el objeto sabe como hacer y que son disparadas por mensajes enviados al objeto.

– Tiene identidad individual: Esto hace posible distinguir un objeto de otro así como es posible distinguir una variable de otra



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ObjetoObjeto

• Objeto empleado:

Datos:Nombre: Juan Perez

Horas que trabaja a la semana: 40Afiliado al seguro: si

Comportamiento:Calcular Sueldo

Calcular RetencionesCambiar horario de trabajo

Empleado # 03123



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ObjetoObjeto

• Un objeto es una abstracción de una entidad del mundo real.

• Los datos de un objeto son conocidos como los atributos

• Los comportamientos de un objeto son conocidos como métodos.



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Enviar Mensajes vs. Llamadas a ProcedimientosEnviar Mensajes vs. Llamadas a Procedimientos

• Un mensaje tiene un receptor designado (algún objeto)

• La interpretación del mensaje, ej.: el método usado en respuesta a un mensaje es determinado por el receptor y pude variar entre diferentes receptores.

• Muy frecuentemente el receptor real no es conocido sino hasta tiempo de ejecución. A esto se lo conoce como unión tardía o dinámica entre un mensaje y el fragmento de código (método) utilizado para responder al mensaje.www.ingsistemaseliaschoez.wordpress.com


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Responsabilidad y AbstracciónResponsabilidad y Abstracción

• Analizar un problema en términos de responsabilidades incrementa el nivel de abstracción y permite una mayor independencia entre agentes.

• La conjunto completo de responsabilidades asociadas con un objeto se describes con el término protocolo o interfaz.

• Un receptor acepta la responsabilidad de responder a un mensaje. El que envía no necesita conocer los detalles de método usado. Esta es una forma estándar y poderosa de abstracción conocida como ocultamiento de información. www.ingsistemaseliaschoez.wordpress.com


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• Paso de Mensajes– Es la manera en que un objeto se comunica

con otro– El método de un objeto pude llamar a un

método público de otro objeto– Por ejemplo el objeto “conductor” puede

enviar el mensaje “acelerar” al objeto “automovil”



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• Paso de Mensajes

Metodo

Datos

Metodo

Metodo

Metodo

Met

odo

Datos

Datos

Datos

Metodo

Metodo

Met

odo

Metodo

Datos

Metodo

Metodo

Metodo

Met

odo

Datos

Datos

Datos

Metodo

Metodo

Met

odo

Objeto A Objeto B



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• Encapsulación– Encapsulación es el proceso de empaquetar

los objetos, de tal manera que cada uno tenga dos partes, la interfaz y la implementación

– La interfaz es la parte pública de un objeto (la que todos pueden ver)

– La implementación es la parte privada de un objeto (la que solo conoce el programador)



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• Encapsulación– Este no es un concepto original de POO.– ¿Podemos encontrar ejemplos del mundo

real donde se utilice la encapsulación?– La encapsulación hace que el mantenimiento

de mi programa sea mucho más sencillo.



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Clases e InstanciasClases e Instancias

• A pesar de que Juan no conoce a Pedro muy bien, el tiene una idea aproximada de como tratar y que pedir a Pedro. Juan es capaz de hacer ciertas asunciones basado en su experiencia previa con otros floristas. El espera que Pedro, siendo una instancia de la categoría de floristas, se ajuste a ese patrón.

• Todos los objetos son instancias de una clase. El método invocado por un objeto para responder a un mensaje es determinado por su clase.

• Todos los objetos de una misma clase usan el mismo método para responder al mismo mensaje.



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• ¿Qué es una clase?– Las clases son los planos para construir los

objetos– Lo que se especificamos no son los objetos,

sino las clases de que estos se construyen.– Las clases especifican que atributos y

métodos tendrá un objeto que se fabrique a partir de dicha clase.



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Clase

Objetos



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Objetos bicicletas

Abstraídos en

Clase Bicicleta

Atributos

Tamaño de frameTamaño de llantaMaterial ...

Operaciones

CambioMoverReparar



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Jerarquía de clases y HerenciaJerarquía de clases y Herencia

• Juan tiene más información acerca de Pedro, no necesariamente porque es un florista, sino porque Pedro es un vendedor, un humano, un mamífero, un animal y un objeto material.

• El principio que afirma que el conocimiento de una categoría más general es también aplicable a una categoría más específica es llamado herencia.

• Las clases pueden ser organizadas dentro de una estructura jerárquica. Una clase hija (o subclase) hereda los atributos de su clase padre (superclase).

• Una clase abstracta existe solamente para agrupar subclases.



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Categorías de PedroCategorías de Pedro

Objeto Material

Animal

Mamífero

Humano

Vendedor Florista Pedro



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Jerarquía de la clase Objeto MaterialJerarquía de la clase Objeto Material

Sultán

Perro

Pedro

Florista

Vendedor

Luis

Pintor

Artista

Humano

Fil

Ornitorrinco

Mamífero

Animal

Tulipán 1 Tulipán 2 Tulipán 3

Tulipanes

Flores

Planta

Objeto Material



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• Herencia– Es un mecanismo para compartir atributos y

métodos entre clases.– Por la herencia se forman jerarquías de

clases (subclases y superclases). – Las subclases heredan los atributos y

métodos de las superclases– Permite la reusabilidad.



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Unión de Métodos y PolimorfismoUnión de Métodos y Polimorfismo

• Si Juan pidiera a María, otra florista, que envíe flores a Ana por su cumpleaños, ella podría usar un método diferente al usado por Pedro.

• El método que se ejecuta en respuesta a un mensaje depende del receptor del mensaje.

• Que métodos diferentes se ejecuten en respuesta al mismo mensaje se conoce como polimorfismo.



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• Polimorfismo– Significa que la misma operación puede

comportarse diferente en clases distintas.– Esto es, objetos de diferentes clases pueden

responder diferente ante el mismo mensaje



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PolimorfismoPolimorfismo

Figura Geométrica

Atributo:area

Método:ObtenerArea

Atributos:

longitud

ancho

Métodos:

CrearRectangulo

ObtenerArea

Atributos:radio

ancho

Métodos:CrearCirculo

ObtenerArea

rectángulo círculo



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Unión de Métodos, Sobrescritura y ExcepcionesUnión de Métodos, Sobrescritura y Excepciones

• Fil es un ornitorrinco y por lo tanto un mamífero. Los Mamíferos dan a luz crías vivas, pero Fil no, ella pone huevos. Esta es una excepción a una regla general.

• La información contenida en una subclase pude sobrescribir a la información heredada de una clase padre.

• La búsqueda de un método en respuesta a un mensaje comienza en la clase del receptor y continua hacia arriba hacia la clase de su padre.

• Cuando un método con el mismo nombre esta disponible en una clase más alta en la jerarquía, se dice que el método esta sobrescrito.



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POO y como evitar la asignación infinitaPOO y como evitar la asignación infinita

“ En vez de procesadores procesando estructuras de datos, ahora tenemos un universo de objetos bien comportados que se preguntan cortesmente unos a otros para llevar a cabo sus diferentes deseos.”

• En algún punto algún objeto debe llevar a cabo algún trabajo en vez de solamente pasar requerimientos a otros.

• Lenguajes mixtos (C++, CLOS) escriben estos métodos utilizando su lenguaje base.

• Lenguajes OO puros (Smalltalk, Java) tienen operaciones primitivas o nativas.



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Resumen (por Alan Kay) Resumen (por Alan Kay)

• Todo es un objeto• El computo es llevado a cabo por objetos

comunicándose entre ellos, pidiendo a los otros realizar una acción.

• Los objetos se comunican enviando y recibiendo mensajes. Un mensaje es una petición de una acción junto con cualquier argumento necesario para completar la tarea.

• Cada objeto tiene su propia memoria que consiste de otros objetos.



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Resumen (cont)Resumen (cont)

• Cada objeto es una instancia de una clase. Una clase representa un agrupamiento de objetos similares.

• La clase es un repositorio del comportamiento asociado con un objeto. Esto es, todos los objetos que son instancias de la misma clase llevan a cabo las mismas acciones.

• Las clases están organizadas en una estructura de árbol llamada de herencia jerárquica. La memoria y el comportamiento asociadas con una clase son automáticamente disponibles para clases que son sus descendientes. www.ingsistemaseliaschoez.wordpress.com


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Manejando la ComplejidadManejando la Complejidad

• La complejidad de los proyectos de programación es no lineal– Dos programadores no pueden hacer en un mes lo

que uno puede hacer en 2 meses. – Añadir más programadores a un proyecto

generalmente alarga, no acorta, el cronograma.• La interconexión, la dependencia de una

porción de código de otra porción de código es responsable de este fenómeno.

• Los mecanismo de abstracción tratan de manejar esto. Las técnicas orientadas a objetos ofrecen son una avance en esta dirección. www.ingsistemaseliaschoez.wordpress.com


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Abstracción Abstracción

• Los mecanismos de abstracción son técnicas para crear, entender y administrar sistemas complejos.

• La abstracción es la supresión u ocultamiento de ciertos detalles de un proceso o artefacto para mostrar más claramente otros aspectos, detalles o estructuras.

• A través de la abstracción uno construye un modelo del sistema real.



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Capas de abstracción en la POOCapas de abstracción en la POO

• En el nivel más alto, un programa es visto como una comunidad de objetos cooperativos. Cada objeto en esta comunidad provee servicios que pueden ser usados por otros miembros. A este nivel las características importantes son los servicios proporcionados por cada objeto y las líneas de cooperación y comunicación entre ellos.

• El siguiente nivel de abstracción permite que grupos de objetos que trabajan juntos puedan ser agrupados en una unidad (paquetes, name spaces, unidades) permitiendo que algunos nombres sean expuestos al mundo exterior a la unidad, mientras otros permanecen ocultos.



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Capas de abstracción en la POOCapas de abstracción en la POO

• Los siguientes 2 niveles de abstracción manejan la interacción entre 2 objetos individuales, donde uno (el cliente) usa los servicios de otro (el servidor) – El servidor anuncia los servicios que pude proveer a

los clientes a través de una interfaz, el cliente utiliza esta interfaz.

– El servidor provee una implementación concreta para esta interfaz.

• El último nivel de abstracción considera una tarea en aislamiento. Ej.: los pasos seguidos para implementar un método.



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Mecanismos de Abstracción en los LenguajesMecanismos de Abstracción en los Lenguajes

• Procedimientos y Funciones (centrado en funciones)+ ocultamiento de información por el detalle del

comportamiento- Ocultamiento de información por el detalle de los

datos- encapsulasión

• Módulos y Paquetes (centrado en datos)+ ocultamiento de información+ encapsulasión- La instanciación no es siempre soportada

• Tipo de Datos Abstractos+ separa la interfase de la implementaciónwww.ingsistemaseliaschoez.wordpress.com


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Mecanismos de Abstracción en Lenguajes OOMecanismos de Abstracción en Lenguajes OO

• Las clases son Tipos de Datos Abstractos centrados en servicios

• El paso de mensajes y la unión de métodos tienen como consecuencia el polimorfismo que lleva a un código más legible.

• Las Jerarquías de Clases y la Herencia llevan a la compartición de código, lo que resulta en aumento de la funcionalidad y reducción del tamaño del código.

• La herencia y el polimorfismo ayudan al trabajo con el código compartido.



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Desarrollo de Software Orientado a ObjetosDesarrollo de Software Orientado a Objetos

• El desarrollo de software orientado objeto NO trata sobre la sintaxis de lenguajes de programación.

• El desarrollo de software orientado a objetos trata sobre las técnicas de diseño basadas en la determinación y delegación de responsabilidades.

• Responsabilidad implica no-interferencia, corta o reduce los enlaces entre diferentes objetos que dependen en detalles de su implementación.

• Va más allá del ocultamiento de información y la encapsulación cuando trata de la programación de sistemas grandes.



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Programando lo pequeño vs. Programando lo grandeProgramando lo pequeño vs. Programando lo grande

• Código desarrollado por un solo programador o por un grupo pequeño de programadores.

• Cada individuo entiende todos los aspectos del proyecto.

• El esfuerzo principal es diseñar y desarrollar algoritmos para tratar con el problema

• El sistema de desarrollado por un equipo numeroso.• Ningún individuo es responsable por el problema total o

entiendo todos sus aspectos. • El esfuerzo principal es la administración de los

detalles y de la comunicación entre las diferentes porciones del proyecto.



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