Mdulo 1

1
Administración de Sistemas Informáticos. Unidad
1.-
Unidad 1.2.- Clases y Objetos.
2
Conceptos

• Clase
• Ocultación de la información
• Objeto
• Mensaje
• Creación de objetos
• Semántica referencia
• Genericidad
• Modelo de Ejecución

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Clases y Objetos
Programa OO
Colección estructurada de clases
Clase
Implementación de un TAD
Objeto
Una instancia de una clase
Los objetos se comunican mediante mensajes
4
TAD y Clase
Teoría TAD Operaciones Sintaxis y
Semántica
Software Clase Elegir representación e
implementar operaciones
5
TAD y Clase
Teoría TAD Funciones Axiomas Precondi
ciones
Software Clase Atributos y Métodos
Asertos
6
Definición de Clase

• Implementación total o parcial de un tipo
  abstracto de dato (TAD).
• Las clases son entidades sintácticas.
• Una clase describe objetos que van a tener la
  misma estructura y el mismo comportamiento.
• Un programa OO es una colección estructurada de
  clases.

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Clases Doble naturaleza

• Una clase es un módulo y un tipo de dato
• Módulo (concepto sintáctico)
• Mecanismo para organizar el software
• Encapsula componentes software
• Tipo (concepto semántico)
• Mecanismo de definición de nuevos tipos de datos
  describe una estructura de datos (objetos) para
  representar valores de un dominio y las
  operaciones aplicables.

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Clases Ejemplo

• Al modelar un banco, encontramos objetos
  cuenta.
• Todos los objetos cuenta tienen unas
  propiedades comunes
• saldo, titular, código, reintegro, ingreso,
• Definimos una clase Cuenta.
• Clases del dominio y clases de diseño/implementaci
  ón
• Principio de Correspondencia Directa

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Componentes de una clase

• Las propiedades del objeto se pueden representar
  mediante
• espacio ATRIBUTOS
• cálculo RUTINAS (MÉTODOS)
• cómo representamos el saldo de una cuenta?

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Componentes de una clase

• Atributos
• Determinan una estructura de almacenamiento para
  cada objeto de la clase
• Ejemplo saldo, titular, código..
• Métodos
• Operaciones aplicables a los objetos
• Único modo de acceder a los atributos A veces
  no!
• Ejemplo reintegro, ingreso, saldo,..

Propiedades Estructurales vs. Propiedades de
Comportamiento
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Tipo Modulo
oc Cuenta
Atributos
Ejemplo Clase Eiffel
Operaciones
12
Definición de Objeto

• Es una instancia de una clase, creada en tiempo
  de ejecución
• Es una estructura de datos formada por tantos
  campos como atributos tiene la clase.
• Es una entidad de tiempo de ejecución.
• Cada objeto es instancia de una clase (incluso
  los objetos básicos enteros, booleanos,caracteres
  ,?).
• Durante la ejecución de un programa OO se creará
  un conjunto de objetos.

13
Cada objeto es instancia de una clase
Estructura de datos
Código
Cuenta oc oc new Cuenta()

• Cada objeto es instancia directa de una clase.
• Una clase es una factoría de objetos

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Objeto Cuenta
J. Gomez
titular
nombre
123456
87654321
codigo
dni
100000
saldo
Objeto Persona
ultOper
-5000
10000
50000
Objeto Array
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Tipos de campos

• Simples
• Corresponden a atributos de tipos (clases)
  básicos
• En Eiffel
• INTEGER, REAL, DOUBLE, BOOLEAN,
• CHARACTER, STRING
• Compuestos
• Sus valores son objetos de tipos no básicos.
• Subobjetos o Referencias.

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Referencias e Identidad de Objetos

• Una referencia es una forma de identificar a un
  objeto, un nombre abstracto para el objeto.
• Puede implementarse de distintas formas.
• Mientras exista, cada objeto posee una identidad
  única, independiente de sus valores
  (identificador de objeto, oid)
• Dos objetos con diferentes oids pueden tener los
  mismos valores
• Los valores de los campos de un objeto pueden
  cambiar, pero su oid es inmutable.

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Identificador de objeto, oid
oid
Existe una tabla que relaciona oid y posición de
memoria
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Objeto Correspondencia directa

• Objetos externos vs. objetos en el software

Cuenta titular, saldo, código, lista
últimas operaciones
19
Objetos dominio vs. Objetos software

• 1. Objetos externos Modelado del Dominio
• Existentes en el dominio de la aplicación
• cuenta, cliente, cajero,
  préstamo,...
• 2. Objetos software
• Procedentes del ANALISIS objetos del dominio
• Procedentes del DISEÑO/IMPLEMENTACION
• estructuras de datos, patrones de diseño y GUI

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Estado de un Objeto

• Dos significados relacionados
• 1) El estado de un objeto viene dado por la
  lista de pares atributo/valor del campo.
• 2) Un estado es una situación en la vida de un
  objeto en la que satisface una determinada
  condición, realiza alguna actividad o espera
  algún evento
• Estados Cajero Automático Conectado,
  Desconectado, Sin dinero, Sin
  papel,...
• Las rutinas permiten consultar y modificar el
  estado del objeto.

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Algunas cuestiones

• No confundir los conceptos de clase y objeto
• Sistema de tipos uniforme cada objeto es
  instancia de una clase
• Importante la manipulación de objetos sin conocer
  su representación
• Es apropiado distinguir entre atributos y
  métodos cuando se accede a ellos?

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Variables de Clase

• Compartida por todas las instancias de una clase.
• Registrar valor común a todas las instancias
• Ejemplos para una clase Cuenta
• Interés, Coste tarjeta, Último código asignado
• Cuándo se inicializa?
• Puede ser accedida por métodos de instancia y de
  clase

23
Variables de clase
UltimoCodigo
11122
24
Ejemplo C
25
Clases en Java

• Lenguaje tipado estáticamente
• Legible
• No separación en fichero interfaz e
  implementación.
• Lenguaje interpretado Máquina Virtual Java
• Atributos y variables de clase
• Métodos de instancia y de clase

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Paquetes Java

• Clases relacionadas pueden agruparse en paquetes
• package estructurasDatos
• public class Lista ...
• package estructurasDatos
• class Nodo ...
• ...

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Paquetes Java

• Espacio de nombres evita conflictos de nombres
• Define un ámbito propiedades ocultas al exterior
  pero accesibles a las clases del paquete.
• Jerarquías de paquetes p1.p2.p3pn
• Calificación de nombres java.util.Date
• Importación de paquetes import java.util.Date
• Un fichero (unidad de compilación) no puede
  incluir más de una clase pública.

28
Ejemplo Java
29
Relaciones entre clases

• Cliente
• Una clase A es cliente de una clase B, si A
  contiene una declaración en la que se establezca
  que cierta entidad (atributo, parámetro, variable
  local) e es de tipo B

Ejemplo
titular
CUENTA
PERSONA
Cuenta es cliente de Persona
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Relaciones entre clases

• Herencia
• Una clase es una versión especializada de otra
  existente

Ejemplo
31
Método

• Está compuesto por
• CABECERA Identificador y Parámetros
• CUERPO Secuencia de instrucciones
• Ejemplo en Eiffel

reintegro (cantidad INTEGER) is do if
puedoSacar(cantidad) then saldo saldo -
suma end
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Métodos

• Qué instrucciones podemos incluir en el cuerpo
  de un método?
• Asignación
• Creación de objetos
• Condicional
• Iteración
• Mensajes (invocación a otro método)

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Mensaje

• Invocación de la aplicación de un método sobre un
  objeto.
• Mecanismo básico de la computación OO.
• La modificación o consulta del estado de un
  objeto se realiza mediante mensajes.
• Formado por tres partes
• Objeto receptor
• Selector o identificador del método a aplicar
• Argumentos

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Sintaxis mensajes

• Notación Punto Eiffel, Java

receptor. selector(argumentos)
Si c es de tipo Cuenta c Cuenta c.
reintegro (1000)
35
Sintaxis mensajes

• Notación Punto C

receptor -gt selector(argumentos)

• Si c referencia a un objeto Cuenta
• Cuenta c
• c -gt reintegro (1000)
• (c). reintegro (1000)

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Semántica mensajes

• Sea el mensaje x.f, su significado es
• Aplicar el método f sobre el receptor x,
  efectuando el paso de parámetros
• NO CONFUNDIR CON LA INVOCACIÓN DE UN
  PROCEDIMIENTO!

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Regla de validez de un mensaje

• Clase B
• oc C
• oc. f(x)
• // Preciso la Import de la clase C
• Sea la declaración oc C en una clase B, el
  mensaje oc.f(x) es legal si y solo si la clase C
  incluye un método con nombre f, exportado a B, y
  el tipo del argumento es compatible con el del
  parámetro.

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Diferencia entre mensaje e invocación a un
procedimiento

• Un mensaje parece una llamada a procedimiento en
  la que solo cambia el formato
• unaCuenta.reintegro (100000)
• reintegro (unaCuenta,100000)
• En una invocación a procedimiento todos los
  argumentos se tratan del mismo modo.
• En un mensaje un argumento tiene una naturaleza
  especial objeto receptor

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Semántica Almacenamiento

• Variables en los lenguajes tradicionales

tipo
valor
Identificador
TC
TC
memoria
40
Tipo puntero

• Variables tipo "puntero" en lenguaje tradicionales

Tipo puntero
Identificador
TE
TC
TC
Memoria (almacena referencia)
Memoria (almacena valor)
41
Semántica referencia
TE
TC
Una variable denota una referencia a un objeto
42
Semántica referencia vs. Punteros

• En C, semántica referencia asociada al tipo
  "puntero
• Cuenta oc
• En Smalltalk, semántica referencia para cualquier
  entidad.
• En Eiffel, tipos referencia y tipos expandidos
• oc Cuenta oc expanded Cuenta
• En Java, semántica referencia para cualquier
  entidad asociada a una clase (Existen los tipos
  primitivos)
• Cuenta oc

43
Semántica referencia

• Cuenta oc

• oc new Cuenta()

objeto Cuenta
44
Estados de una referencia en Java
ob new B () ob oc (si c está conectado)
ob null ob oc (si c es null)
45
Cuidado con el Aliasing!
Asignación
oa ob
La asignación no implica copia de valores sino
de referencias
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Referencias y Compartición
Objeto Cuenta
Objeto Cuenta
titular
titular
975310
codigo
123456
codigo
300000
100000
saldo
saldo
ultOper
ultOper
oc1
oc2
J. Gomez
nombre
25000
-5000
87654321
dni
-16000
10000
Objeto Persona
47
Autoreferencias
48
Ventajas de los tipos referencia

• Más eficiente para manejar objetos complejos.
• Soporte para definir estructuras de datos
  recursivas.
• Soporte del polimorfismo.
• Los objetos son creados cuando son necesarios.
• Permite la compartición de un objeto (integridad
  semántica).
• DESVENTAJA Aliasing

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Semántica de las variables

• Eiffel
• c1 Cuenta
• c2 expanded Cuenta

C Cuenta c1 Cuenta c2
Java Cuenta c1 int i
50
Modelado del dominio

• Relaciones entre clases
• Atributos
• Asociaciones
• Parte-de
• Contiene
• Uso
• Los tipos expandidos modelan la relación parte-de

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• class Coche
• feature
• -- Atributos
• color String
• peso Real
• potencia Real
• matricula String
• -- Parte-De
• motor MotorCoche
• chasis ChasisCoche
• ruedaTrasera RuedaCoche
• -- Asociaciones
• fabricado-por FabricanteCoche
• propietario Persona
• end

Class EditorUML feature -- Contiene diagrama
ListGrafico -- Uso ventana Window end
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Paso de parámetros

• Sea la rutina
• r (p1 T1 ,, pn Tn)
• la invocación
• r (a1,...,an)
• implica un paso por valor
• p1 a1
• pn an

53
Paso de parámetros en Java

• Paso por valor
• Se pueden realizar modificaciones directas sobre
  los parámetros
• void hacer_moroso (Cliente cli)
• cli.tipo moroso
• cli null
• Se puede evitar si se declara el parámetro como
  final
• void metodo (final Cliente cli) ..

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Creación de Objetos

• Mecanismo explícito de creación de objetos
• Eiffel instrucción de creación, !!
• C, Java instrucción de creación, new
• Smalltalk método de clase new
• Recuperación de memoria
• Smalltalk, Eiffel y Java Recogida de basura
• C Destructores

55
Inicialización de Objetos

• Creación establece valores por defecto para los
  atributos.
• Inicialización con valores consistentes
• Eiffel rutinas de creación
• C, Java constructores
• Smalltalk métodos de clase

56
Creación en Java

• Si una clase no proporciona constructores
• Constructor por defecto que inicializa los campos
  con los valores por defecto, no tiene argumentos.
• Misma accesibilidad que la clase
• Posibilidad de invocar a otro constructor de la
  clase
• Ejemplo (String s, int i)
• this()
• at1 s
• at2 i

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Asignación

• Semántica de la Asignación x y
• COMPARTICION
• Cuando x e y tienen semántica referencia
• COPIA
• Cuando x e y tienen semántica almacenamiento
• Los lenguajes OO incorporan operaciones de copia
  para las variables con semántica de referencia.

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Copia de objetos

• Copia superficial
• Se copian los valores de cada campo del objeto
  origen oy en el objeto destino ox ox y oy
  comparten referencias.
• Soportada por defecto y puede redefinirse para
  una clase concreta.
• Copia profunda
• Se crea un objeto con una estructura idéntica al
  objeto origen.
• No hay compartición de referencias
• No suele ser soportada por defecto

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Copia de una pila de enteros
60
Copia superficial en Eiffel

• x.copy (y)

"ABC"
ox e oy existen previamente
VOID
76
x / void e y / void
ox
61
Copia profunda en Eiffel

• x.deep_copy(y)

ox e oy existen previamente
62
Copia profunda de una pila
3
pila2
100
300
500
3
pila1
100
300
500
63
Genericidad

• Cómo escribir una clase que represente una
  estructura de datos y que sea posible almacenar
  objetos de cualquier tipo?
• Pila-Enteros
• Pila_Libros ? Pila de ?
• Pila_Figuras
• .
• Necesidad de reconciliar reutilización con el uso
  de un lenguaje tipado.

64
Genericidad y Java

• Java no posee genericidad
• Necesidad de declaraciones de tipo Object
• Problemas
• Necesidad de conversiones de tipo
• No se asegura homogeneidad
• Incluye genericidad para arrays
• private Cuenta cuentas new Cuenta100
• private int valores new int 4

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Modelo de ejecución

• La ejecución de un programa OO consiste en
• Creación dinámica de objetos
• Envío de mensajes entre los objetos creados,
  siguiendo un patrón impredecible en tiempo de
  compilación
• Ausencia de programa principal
• Cómo empieza la ejecución de un programa OO?
• Creación de un objeto raíz
• Aplicar mensaje sobre objeto raíz

66
Modelo de ejecución

• En tiempo de ejecución, el flujo de ejecución
  siempre se encuentra aplicando una operación
  sobre un objeto (instancia actual) o ejecutando
  una operación que no es un mensaje (asignación,
  creación).
• En un instante dado bien se aplica un mensaje
  sobre la instancia actual o sobre un objeto
  accesible desde él.

67
Estructura de objetos en tiempo de ejecución
obj2
obj7
RAIZ
obj1
obj4
Current
obj5
obj9
obj3
obj8
68
Cómo llega un mensaje a ser ejecutado?

• Dado el mensaje
• c. reintegro (cantidad)
• formará parte del cuerpo de una rutina r de una
  clase.
• 1) La ejecución de todo elemento software es
  provocada por un mensaje
• 2) Cada mensaje tiene un receptor.