lenguajes de programación tema 3. paradigma orientado a objetos pedro garcía lópez...

Lenguajes de ProgramaciónTema 3. Paradigma Orientado a

Objetos

Pedro García Lópezpgarcia@etse.urv.es/

• © University Rovira i Virgili

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• http://www.fsf.org/licenses/fdl.html

Copyright

Indice

• Introducción

• Paradigma Orientado a Objetos

• Estudio de caso: Java

• Conclusiones

Paradigma Orientado a Objetos

• Conceptos generales• Clases y Objetos• Herencia • Polimorfismo

Problemas en la creación del software¿Hay crisis del software?

• Gran complejidad– Número de estados posibles es muy elevado– Conexiones entre entidades– Complejidad arbitraria que surge de instituciones

humanas

• Sujeto a continuos cambios• No tiene representación gráfica• Especificación de requisitos• Comunicación del equipo

Calidad del Software

Factores Externos• Corrección• Robustez• Extensibilidad• Reutilización• Compatibilidad

• Modularidad• Legibilidad

Factores Internos

• Eficiencia• Portabilidad• Facilidad de uso• Funcionalidad

Mantenimiento del software

• Parte noble: MODIFICACION

• Parte no noble: DEPURACION

• Se le dedica el 70 % del coste del software

• Distribución coste según [Lientz79]:– Cambios solicitados por los usuarios (41.8%)– Cambios en los formatos de los datos (17.4%)– Cambios de emergencia (12.4%)– Depuración rutinaria (9%)– Costes de documentación (5.5%)

Mantenimiento del software• Conclusiones del estudio:

– Ausencia de extensibilidad– Estructura física de los datos dispersa por

muchas partes del sistema– No se hace documentación a posteriori– Cuando el sistema funciona no se buscan

mejoras en eficiencia.

• Numero de conexiones sea mínimo

• Flujo de información sea mínimo

• Comunicaciones explícitas

Modulo A Modulo B

Modulo C

Modulo A Modulo B

Modulo C

Acoplamiento mínimo:

• Cohesión de datos• Cohesión funcional

Cohesión interna:

En los Sistemas Software interesa ...

Reutilización del software

• ¿Por qué el software no es como el hardware?

• ¿Por qué cada nuevo proyecto software arranca de la nada?

Librerías de softwareSoftware-IC

Repetición en el desarrollo del software

• ¿Cuántas veces en los últimos 6 meses has escrito código para buscar un elemento en una colección?

• Naturaleza repetitiva de la programación (ordenar, buscar, recorrer, ...)

• ¿Por qué no es frecuente?– Dificultades técnicas y no técnicas

Dificultades técnicas

• Diseñar código reutilizable es difícil.

• Hacemos las mismas cosas pero no de la misma forma.

• Difícil captura de las similitudes.

• Permitir adaptación

Ejemplo

Rutina genérica para “búsqueda en una colección”

FUNCTION buscar (x: Elemento; c: Coleccion): BOOLEANVAR

pos : Posicion;BEGIN

pos:= Comenzar (x,c);WHILE not Completa (pos,c) and not Encontrado (pos, x,

c) DO pos:= Siguiente (pos, x, c);buscar:= not Completa (pos,c);

END;

Requisitos de los módulos para facilitar la reutilización

1. Variación en tiposAplicable a diferentes tipos de elementos

x: Elemento

FUNCTION buscar (x: Elemento; c: Coleccion): BOOLEANVAR pos : Posicion;BEGIN

pos:= Comenzar (x,c);WHILE not Completa (pos,c) and not Encontrado (pos, x,

c) DO pos:= Siguiente (pos, x, c);buscar:= not Completa (pos,c);

END;

Requerimientos de los módulos para facilitar la reutilización

2. Variación en estructuras de datos y algoritmosEl tipo Coleccion puede estar implementado de diferentes formas y Siguiente(pos,x,c) puede estar ligado a diferentes rutinas:

FAMILIAS DE MODULOS relacionados

FUNCTION buscar (x: Elemento; c: Coleccion): BOOLEANVAR pos : Posicion;BEGIN

pos:= Comenzar (x,c);WHILE not Completa (pos,c) and not Encontrado (pos, x,

c) DO pos:= Siguiente (pos, x, c);buscar:= not Completa (pos,c);

END;

Requerimientos de los módulos para facilitar la reutilización

3. Independencia de la representaciónSe puede usar una operación sin conocer su implementación

siguiente(pos,x,c), comenzar(x,c),

encontrado(pos,c), completa(pos,c)

FUNCTION buscar (x: Elemento; c: Coleccion): BOOLEANVAR pos : Posicion;BEGIN

pos:= Comenzar (x,c);WHILE not Completa (pos,c) and not Encontrado (pos, x,

c) DO pos:= Siguiente (pos, x, c);buscar:= not Completa (pos,c);

END;

Independencia de la representación

Alternativa:

if “c es de tipo A” then “aplicar algoritmo de búsqueda A”

elseif “c es de tipo B” then “aplicar algoritmo de búsqueda B”

elseif …

• Este código sería incluido en:– Un único módulo: Grande y sujeto a constantes

cambios– Código cliente: Dificulta la extensibilidad

Requerimientos de los módulos para facilitar la reutilización.

4. Factorizar comportamientos comunes dentro de una familia de implementaciones

5. Rutinas relacionadas

FUNCTION buscar (x: Elemento; c: Coleccion): BOOLEANVAR pos : Posicion;BEGIN

pos:= Comenzar (x,c);WHILE not Completa (pos,c) and not Encontrado (pos, x,

c) DO pos:= Siguiente (pos, x, c);buscar:= not Completa (pos,c);

END;

Tabla

Secuencial Conjunto

Lista Array

• La operación “búsqueda” se escribe una sola vez.

Ejemplo: Factorizar comportamientos comunes

FicheroSecuencial

FUNCTION busqueda (x: elemento; t:Secuencia): BOOLEANBEGIN

Comenzar;WHILE not Completa and not Encontrado(x) DO

Avanzar;busqueda:=not Completa;

END;

ARRAY LISTAENLAZADA

FICHEROSECUENCIAL

Comenzar i:=1 l:=cabeza resetAvanzar i:=i+1 l:=l^.next readCompleta i>tamaño l=nil eofEncontrado t[i] = x l^.item = x f^= x

Una nueva variante sólo tiene que especificar cómo implementar estas cuatro rutinas

Estructuras modulares tradicionales

• Rutinas• Paquetes o Módulos

¿Por qué no son suficientes?

Posibles soluciones para darles flexibilidad:• Sobrecarga • Genericidad

¿cubre los requisitos de módulos reutilizables?

Rutinas• Unidad de software que puede llamar a otras unidades para

ejecutar un cierto algoritmo.

• Enfoque de reutilización: librerías de rutinas

• Adecuadas en áreas donde pueden ser identificado un conjunto de problemas individuales con las siguientes limitaciones:

1. Admiten especificación simple: pequeño conjunto de parámetros.2. No estén implicadas estructuras de datos complejas.3. Problemas claramente diferenciados.

Limitaciones de las rutinas• Soluciones para: "Búsqueda en una colección secuencial”:

1) Una rutina:• "CASE" enorme.• Muchos argumentos.

2) Conjunto de rutinas:• Rutinas muy similares ( factorizar comportamiento)

• Cliente debe buscar en un laberinto de rutinas.

Conclusión: Un módulo reutilizable debe estar abierto a la adaptación y, la única forma de adaptación de una rutina es pasarle diferentes argumentos.

Las rutinas no son suficientemente flexibles

Paquetes/Módulos• Son unidades de descomposición de software que:

– Cumplen el principio de Unidad Lingüística Modular

– Contienen variables y rutinas relacionadas = características del

`paquete

– Admiten la Ocultación de la Información (módulos abstractos)

– Permite la implementación de tipos definidos por el programador

• Los módulos sólo resuelven ”rutinas relacionadas”

– facilita depuración y cambio al proveedor

– es más fácil para los clientes encontrar y usar los servicios de los

módulos

Ejemplo: Paquetes/Módulos

Package TablaEnteros;type ArbolBinEnteros

recordinfo: Integerizq, der: ArbolBinEnteros

end;

new: ArbolBinEnteros begin … end; añadir(t:ArbolBinEnteros; x: Integer) begin … end; existe(t:ArbolBinEnteros; x: Integer): Boolean begin ..

end

….end

DECLARACIÓN DE TIPO

OPERACIONES SOBRE EL

TIPO

PAQUETE

Sobrecarga

• Identificador con más de un significado.

• Ejemplo: Sobrecarga de rutinas

FUNCTION Búsqueda (x:Cuenta; t: ListaCuentas): Boolean;

FUNCTION Búsqueda (x:CHAR; t: ARRAY [CHAR]): Boolean;

FUNCTION Búsqueda (x:REAL; t: ARRAY[REAL]): Boolean;

• Facilidad sintáctica orientada a los clientes.

• Permite escribir el mismo código cliente usando diferentes implementaciones de cierto concepto.

¿Qué nos proporciona la sobrecarga?

• ¿ Resuelve “Variación en estructuras de datos y algoritmos”?

• ¿Resuelve “Independencia de la representación”?

• En cada invocación “Busqueda(x,t)” cliente y compilador saben de que versión se trata.

• “Independencia en la representación” exige poder escribir “Busqueda(x,t)” significando:

“Busca x en t usando el algoritmo adecuado, cualesquiera que sea la clase de colección ligada a t en tiempo de ejecución”

Genericidad• Posibilidad de definir módulos parametrizados, cuyos

parámetros representan tipos.

• Facilidad orientada a los creadores de módulos permite

escribir el mismo código cuando se usa la misma

implementación de cierto concepto, aplicado a

diferentes tipos de objetos” Ej: Array [T],

Lista[T]

• Los módulos cliente deben instanciar el módulo

genérico Ej: Array [Real],

Lista[Figura],

• Resuelve “variación en tipos”

Ejemplo de Genericidad

Package Tabla[T];type ArbolBinario

recordinfo: Tizq, der: ArbolBinEnteros

end;

new: ArbolBinario begin … end; añadir(t:ArbolBinario; x: T) begin … end; existe(t:ArbolBinario; x: T): Boolean begin .. end

….end

• La genericidad resuelve:

Variación en tipos.

• Los paquetes/modulos resuelve:

Rutinas relacionadas.

• No se resuelve:Variación en estructuras de datos y algoritmos.

Independencia de la representación.

Capturar similitudes entre un subgrupo de un conjunto de posibles implementaciones.

Conclusión

Descomposición Funcional

A

B C D

E HGF

Secuencia

Bucle

Condicional

Inconvenientes de la Descomposición Funcional

• Función principal: “Cima del sistema”– El “programa principal” es una propiedad

volátil– Sistemas reales no tienen “cima”– Mejor la visión de un “conjunto de servicios”

• Centrado en la interfaz– Primera pregunta: ¿Que hará el sistema?– La arquitectura del software debe basarse en

propiedades más profundas.

• Ordenación temporal prematura

Inconvenientes de la Descomposición Funcional

• No favorece la reutilización– Se desarrollan elementos software para satisfacer

necesidades específicas 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 más estables que los procesos.

Ventajas de la Descomposición Funcional

• Técnica simple, fácil de aplicar

• Util para pequeños programas y describir algoritmos.

• Buena para documentar diseños.

• Facilita desarrollo sistemático de sistemas

• Adecuada para dominar la complejidad

Descomposición basada en objetos

• Los objetos son más estables que las funciones cuando el sistema evoluciona (Extensibilidad).

• Tipos de objetos equipados con las operaciones asociadas (Reutilización).

• El diseñador lista las operaciones aplicables a cierto tipo de objetos, especificando su efecto.

• Se retrasa todo lo posible el orden en que se ejecutan las operaciones.

Desarrollo software OO

1. Encontrar tipos de objetos relevantes

2. Encontrar operaciones para tipos de objetos

3. Describir tipos de objetos

4. Encontrar relaciones entre objetos

5. Usar tipos de objetos para estructurar software

Conceptos Clave POO• Clase y Objeto• Clase: Atributos y métodos• Creación de clases: constructores e instanciación• Invocación de métodos• Atributos y métodos de clase• Ocultación de información• Tipos referencia, asignación, aliasing y copia de objetos• Concepto de Metaclase• Relaciones entre clases: clientela y herencia• Tipos de herencia• Polimorfismo y ligadura dinámica

Clases y Objetos

Una clase es un módulo y un tipo de dato:

• Módulo (concepto sintáctico)

– Mecanismo para organizar el software (sintáctico)

– 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.

Combinación módulo-tipo

“Los servicios proporcionados por una clase, vista como un módulo, son precisamente las operaciones disponibles sobre las instancias de la clase, vista como un tipo”.

• Como cada módulo es un tipo, cada operación del módulo es relativa a cierta instancia del tipo

TAD y Clase

Teoría

TAD

{Operaciones: Sintaxis

y Semántica}

Software

Clase

{Elegir representación e

implementar operaciones}

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/implementación

Componentes de un clase• Atributos

– Determinan una estructura de almacenamiento para cada objeto de la clase

• Rutinas (Métodos)– Operaciones aplicables a los objetos– Único modo de acceder a los atributos

Ejemplo: Al modelar un banco, encontramos objetos “cuenta”.

Todos los objetos “cuenta” tienen propiedades comunes:

• atributos: saldo, titular, ...• operaciones: reintegro, ingreso, …

Definimos una clase CUENTA.

Cada objeto es instancia de una clase

Clase Cuenta

Objeto Cuenta

Objeto Cuenta

Objeto Cuenta

Objeto CuentaInstanciación

Cada objeto es instancia directa de una clase.

Una clase es una factoría de objetos

Estructura de datos

Cuenta ococ = new Cuenta()

Código

Constructores (C++ y Java)

• Realizan la inicialización de un objeto tras la creación.

• Un constructor – procedimiento especial con el mismo nombre que

la clase.– Se debe invocar cuando se crea un objeto de la

clase con el operador new– En C++ también cuando se declara una variable.– Pueden tener modificadores de acceso

Mensajes

• Mecanismo básico de la computación OO.

• Invocación de la aplicación de un método sobre un objeto.

• 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

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!

Variables y métodos 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

• Los métodos de clase no deberían acceder a variables de instancia

Clases y Ocultación de Información

• Ocultamiento información importante para conseguir arquitecturas flexibles y coherentes.

• Interface vs. Implementación:– Un cliente sólo conoce la interface.

– Sólo los métodos de la clase deberían poder acceder a sus atributos.

• Cada lenguaje OO (Eiffel, C++, Java, Smalltalk) presenta diferencias en cuanto al ocultamiento de información.

Tipos referencia• Los posibles valores de una entidad (atributo,

parámetro, …) son referencias a objetos potenciales que pueden ser creados en tiempo de ejecución a través, siempre, de instrucciones de creación explícitas.

• Una referencia puede encontrarse en uno de dos estados posibles– No ligada: Void (Eiffel) o null (Java)– Ligada a un objeto

• Las referencias son “punteros domesticados”.• Void es un estado (null es un literal) mientras que “nil”

(en Pascal) o “null” (en C) son valores de tipo puntero.

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”

¡Cuidado con el Aliasing!

oa ob

oa:= ob

oboa

La asignación no implica copia de valores sino dereferencias

Asignación

Solución: 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

Metaclases

• Una clase puede ser considerada un objeto:– ¿Cuál es su clase?

• Metaclase– Clase que describe clases, sus instancias son

clases.– Propiedades: lista de atributos, lista de variables

de clase, lista de métodos, lista de métodos de clase.

• Java y Smalltalk tienen metaclases• Útil en programación avanzada, cuando se manejan

entidades software, p.e. depuradores, inspectores, browsers,..

Relaciones entre clases• Clientela

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 (e:B)

Ejemplo: titular: Persona

CUENTA PERSONA

“Cuenta es cliente de Persona”• Herencia Una clase es una versión especializada de otra existente

Ejemplo:

Cuenta

CuentaAhorro CuentaCorriente

Herencia

PUBLICACION

LIBRO REVISTA

LIBRO_TEXTO INVESTIGACIONMAGAZINE

FIGURA

POLIGONO CIRCULO

RECTANGULO

La herencia organiza las clases en una estructura jerárquica:

Jerarquías de clases

Ejemplos:

• No es tan solo un mecanismo para compartir código.

• Consistente con el sistema de tipos del lenguaje

Herencia• Puede existir una clase “raíz” en la jerarquía de la

cual heredan las demás directa o indirectamente.

• Incluye todas las características comunes a todas las clases

Eiffel: clase ANYSmalltalk: clase ObjectJava: clase ObjectC++: no existe

HerenciaSi B hereda de A entonces B incorpora la estructura (atributos) y comportamiento (métodos) de la clase A, pero puede incluir adaptaciones:

-B puede añadir nuevos atributos-B puede añadir nuevos métodos

-B puede REDEFINIR métodos

-B puede renombrar atributos o métodos- B puede implementar un método diferido en A

…

Adaptaciones dependientes del lenguaje(Redefinición disponible en cualquier LOO)

•Refinamiento: Extender el uso original

•Reemplazo: Mejorar la implementación

Polimorfismo• Es restringido por la herencia

• Importante para escribir código genérico

• Sea las declaraciones:ox: X; rutina1 (oy:Y)

– En un lenguaje con monomorfismo (Pascal, Ada, ..) en t.e. ox y oy denotarán valores de los tipos X e Y, respectivamente.

– En un lenguaje con polimorfismo (Eiffel, C++, ..) en t.e. ox y oy podrán estar asociados a objetos de varios tipos diferentes:

tipo estático vs. tipo dinámico

Tipo estático y tipo dinámico

• Tipo estático: – Tipo asociado en la declaración

• Tipo dinámico: – Tipo correspondiente a la clase del objeto conectado a

la entidad en tiempo de ejecución

• Conjunto de tipos dinámicos:– Conjunto de posibles tipos dinámicos de una entidad

oa: A; ob: B; oc; C;

te(oa) = A ctd(oa) = {A,B,C,D,E,F}

te(ob) = B ctd(ob) = {B, D, E}

te(oc) = C ctd(oc) = {C,F}

A

ED

CB

F

Ejemplo:

Conexión polimorfa

• Cuando el origen y el destino tiene tipos diferentes:a) asignación:

p := r; -- p es una entidad polimorfa

b) paso de parámetros: f (p:POLIGONO) is do ... end -- f es una rutina

polimorfa

• Sólo se permite para entidades destino de tipo referencia

(POLIGONO)p

(antes)

(después)

(RECTANGULO)

r

p:POLIGONO; r:RECTANGULO

Tipos de polimorfismo• Real

– Paramétrico (“lista de T”)– Inclusión:

• Basado en la herencia• una función y varias interpretaciones diferentes

• Aparente– Sobrecarga

• varias funciones todas con el mismo nombre

Ejemplo polimorfismo paramétrico:long (l:lista): integer

if l=nil then long:=1else long:= 1 + long(cola(l))

Sobrecarga

• Es el nombre de la función lo que es polimórfico

• Se resuelve en tiempo de compilación, según la signatura de la rutina.

• No es necesario que exista similitud semántica.

• En los lenguajes OO puede existir sobrecarga– dentro de una clase

– entre clases no relacionadas (es fundamental)

Polimorfismo y código genérico• Estructuras de datos polimórficas:

Pueden contener instancias de una jerarquía de clases

• Ejemplo: fig: ARRAY [FIGURA]

p: POLIGONO; r: RECTANGULO; c: CIRCULO;t:TRIANGULO;

!!p; !!r; !!c; !!t;

fig.put (p,1); fig.put (r,2); fig.put (c,3); fig.put (t,4); ...

1

2

3

4

fig

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.

Herencia

ColeccionEntero

ListaEntero

ListaCircularEntero

ColeccionTarea

GrafoTarea

RedTarea

class ListaEntero inherit ColeccionEntero feature

numElements: Integer is do ..

añadir (i: Integer, v:Integer) is do ..

iesimo (i:Integer): Integer is do ..

buscar (v:Integer): Boolean is do ..

...

end ¿Cómo asociar a v un tipo pero sin hacer que la clase sea dependiente del tipo de objeto almacenado?

Genericidad

Coleccion [G]

Lista [G]

ListaCircular [G]

class Lista [G] feature

numElements. Integer is do ..

añadir (i: Integer, v:G) is do ..

iesimo (i:Integer): G is do ..

buscar (v:G): Boolean is do ..

...

end

miLista1: Lista [Integer] miLista2: Lista [Punto]

Genericidad

• Posibilidad de parametrizar las clases; los parámetros son tipos de datos.

• Facilidad útil para las clases que representan estructuras de datos generales: TIPO BASE ES UN PARAMETRO

class ARRAY [G], class PILA [G], class LISTA [G], ...

• Orientada a los creadores de clases

Estudio de caso: JavaLenguaje:

• Simple

• Orientado a Objetos

• Robusto

• Arquitectura-neutral (portable)

• Moderno

– librerias (+ APIs)

– excepciones

– (...)

Hola Mundo

/* * Example HelloWorld * Prints the message "Hello, World!“ */public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { System.out.println("Hello, world.”); }}

Palabras reservadas

abstractbooleanbreakbytebyvaluecasecastcatchcharclassconstcontinue

defaultdodoubleelseextendsfalsefinalfinallyfloatforfuturegeneric

gotoifimplementsimportinnerinstanceofintinterfacelongnativenewnull

operatorouterpackageprivateprotectedpublicrestreturnshortstaticsuperswitch

synchronizedthisthrowthrowstransienttruetryvarvoidvolatilewhile

Tipos Simples Tamaño Valor Mínimo Valor Màximo Tipos Wrapper

boolean 1-bit - - Boolean

char 16-bit Unicode 0 Unicode 216-1 Character

byte 8-bit -128 +127 Byte

short 16-bit -215 +215-1 Short

int 32-bit -231 +231-1 Integer

long 64-bit -263 +263-1 Long

float 32-bit IEE754 IEE754 Float

double 64-bit IEE754 IEE754 Double

void - - - Void

Tipos Simples Tamaño Valor Mínimo Valor Màximo Tipos Wrapper

boolean 1-bit - - Boolean

char 16-bit Unicode 0 Unicode 216-1 Character

byte 8-bit -128 +127 Byte

short 16-bit -215 +215-1 Short

int 32-bit -231 +231-1 Integer

long 64-bit -263 +263-1 Long

float 32-bit IEE754 IEE754 Float

double 64-bit IEE754 IEE754 Double

void - - - Void

Tipos Simples

Bloques

Comandos y secuenciadores

if (expressBool) { ....} else { ....}

switch (selector) { case valor1: instrucció1; break; case valor2: ........... ... default: instruccióN;}

selector: char,byte,short,int

Comandos y Secuenciadores• Bucles FOR:

for (<inicialització>; <continuar si ...>;<increment>)for (int i=0; i<10; i++) {...}

• Bucles DO-WHILEdo {...

} while (expressioBooleana);

• Bucles WHILEwhile (expressioBooleana) {

...

}

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

• Incluye metaclases (Reflexión)

Ejemplo: Cuentaclass Cuenta { private String titular; private int saldo; private int codigo; private int[] ultOper; private static int ultimoCodigo = 0;

public static int nuevoCodigo () {return ++ultimoCodigo;} public Cuenta (String quien) {

saldo=0; titular=quien; codigo = nuevoCodigo(); ultOper = new int[100];}

public void reintegro (int suma) { if (puedoSacar(suma)) saldo=saldo-suma;};

public void ingreso (int suma) { saldo=saldo+suma;}

public int getSaldo () { return saldo; } private boolean puedoSacar(int suma) {return (saldo >=suma);}

}

Creación de Objetos

• Acceso a las variables de instancia de la clase mediante métodos de instancia (set y get).

Cuenta c = new Cuenta (“pedro”);c.reintegro(10000);c.ingreso(20000);int x = c.getSaldo();

“

Propiedades de clase: static

class Cuenta { private String titular; public static int interes=3;

public int setInteres(int cantidadPts){

interes= cantidadPts}

¿ Que ocurre ?

Propiedades de clase

• No podemos acceder desde variables de clase a variables de instancia.

// Método de clasepublic static int setInteres(int cantidadPts){

interes= cantidadPts}

Propiedades de clase

public class HelloWorld { public static void main(String[] args) { Cuenta.setInteres(12); Math.sqrt(9); }}

Las propiedades de clase son válidas para todos los objetos de la clase.

Clases Java y Ocultación de Información

• “package”– accesible por las clases del paquete, no

accesible a los clientes del paquete

• public– accesible por todas las clases

• private– sólo accesible por los métodos de la clase

• protected– accesible por las clases del paquete y por las

subclases

Visibilidad

public

protected

package

private

The class itself Si Si Si SiClases del mismo paquete 

Si Si Si No

Subclases de otro paquete 

Si Si No No

No-subclases de otro paquete

Si No No No

Asignación• Un objeto asociado a una variable cambia cuando se

evalúa una expresión de asignación.

variable = expresión• Ejemplos:

c1:=new Cuenta(); saldo := saldo - cantidadPtas.s:= c1.saldo();rect := new Rectangulo(punto1, punto2);miObjeto:= otroObjeto;

• El operador := no hace una copia del objeto

Asignación y cloningPoint p = new Point (1,1);Point p2 = p;

p2.setLocation(120,120);//AliasingSystem.out.println("Valor de p:" + p.getX());System.out.println("Valor de p2:" + p2.getX());

Point p3 = (Point)p.clone();p3.setLocation(40,40);System.out.println("Valor de p:" + p.getX());System.out.println("Valor de p3:" + p3.getX());

Copia en Java

• La clase Object incluye el método protected Object clone( ) {..} ..}

que implementa una copia superficial.

• Para poder clonar objetos de una clase se debe– Declarar que implementa la interfaz Cloneable– Redefinir y hacer público el método clone()– Dejar la versión original (copia superficial) o

bien hacer una copia de mayor profundidad.

Paso de Parámetros      class PassByValue     {         public static void modifyPoint(Point pt, int j)         {            pt.setLocation(5,5);            j = 15; }         public static void main(String args[])         {            Point p = new Point(0,0);                        //1            int i = 10;            modifyPoint(p, i);                                   //2                                                                           //3         } }

Concepto de Metaclase: RTTI

• Run Time Type Identification• Object

– Class getClass()

• Class– getFields– getMethods– getName– (...)

Agrupación de clases: Package

• package pedro.utils;

• import pedro.utils.*;

• import pedro.*; // No es jerárquico

• import pedro.utils.Cosa;– java.lang --- general – java.awt --- GUI – java.io --- I/O – java.util --- utilities – java.applet --- applet – java.net --- networking

Paquetes Java

Tipos Wrapper

 int a =1;  int b= 2*3;

Integer awrap = new Integer(a); int x = awrap.intValue();

int y = Integer.parseInt("123");

String z = String.valueOf(y);

Arrays: Tipo parametrizableint lista [] = new int[100];

lista[0]=1;

for (int i=0;i<lista.length;i++)

lista[i]=0;

int lista[] = {1,2,3,4};

Perro lista2 = new Perro[100];

lista2[0] = new Perro ();

Object lista3 = new Object [100][100];

Relaciones entre clases

-name : String-gpa : float

Student Faculty

-streetAddress : String-city : String-state : String-zipCode : String

Address

*1

* 1

Composicíón: Tiene - Un

Relaciones entre clases

Student

GraduateStudent UndergraduateStudent

MasterStudent PhDStudent

Herencia: Es -Un

Clases abstractas

• Algún método no se implementa• No podemos instanciar una clase abstracta• La clase abstracta puede tener métodos no abstractos• La clase abstracta debe ser heredada.

public abstract class Figura

{

public abstract dibujar();

}

Herencia en Java

• public class X extends Y {...}

Sintaxis de clase

• La clase Object

• this y super

[ ClassModifiers ] class ClassName   [ extends SuperClass ]   [ implements Interface1, Interface2  ...] {   ClassMemberDeclarations }

Polimorfismo

Animal a = new Animal();

Perro p;

a = p;

Object x;

Perro p = new Perro();

x = p;

Polimorfismo y castings

Vector list = new Vector();

String s = “lala”;

Perro p = new Perro();

list.add(p);

list.add(s);

Object x = list.elementAt(0);

Perro p2 = (Perro)list.elementAt(0);

Polimorfismo y ligadura dinámica• Java es un lenguaje tipado estáticamente

• La ligadura de un mensaje a un método concreto se realiza en tiempo de ejecución

• ¿Qué versión de perímetro se ejecuta en cada mensaje?

f= new Poligono ();f.perimetro(); {i}r = new Rectangulo();r.perimetro(); {ii}f=r;f.perimetro(); {iii}

Interfaces

• Son clases en las que todos las propiedades son estáticas y finales y todos los métodos son abstractos.

interface Persona

{

public void habla();

}

interface Perro

{

public void ladra();

}

Interfaces y herenciapublic class Mutante implements Persona, Perro

{

public void habla()

{ System.out.println(“Soy una persona”);

}

public void ladra()

{ System.out.println(“GUAU”);

}

}

Interfaces y polimorfismo

Mutante m = new Mutante();

Persona p = m;

p.habla();

Perro p = m;

m.ladra();

Interfacesclass Prueba

{

public static void ladra (Perro p)

{ p.ladra();

{

public static void habla(Persona p)

{ p.habla()

}

Interfaces

Mutante m = new Mutante();

Prueba.habla(m);

Prueba.ladra(m);

Ejemplo código genérico

S ta ck

V e c to r A rra yL is t L in ke d L ist

A b s tra c tL ist

A rra yS et H a sh S et

A b s trac tS e t

A b s tra c tC o lle c tion

C o lle c tio n

java.util.Collection

Ejemplo: código genérico• boolean add(Object)• boolean addAll(Collection)• void clear()• boolean contains(Object)• boolean containsAll(Collection)• boolean isEmpty()• Iterator iterator()• boolean remove(Object)• boolean removeAll(Collection)• boolean retainAll(Collection)• int size()• Object[] toArray()

• boolean hasNext()• Object next()• void remove() [implementación opcional]• Por ejemplo:

public void escribir (Collection c) { for (Iterator it=c.iterator(); it.hasnext();) { System.out.println(it.next()); }}

Iteradores

Genericidad y Java

• Java no posee genericidad (hasta el Jdk1.5)

• Necesidad de declaraciones de tipo Object

• Problemas: – Necesidad de conversiones de tipo– No se asegura homogeneidad

• Incluye genericidad para arrays

private Cuenta[ ] cuentas = new Cuenta[100]

private int[ ] valores = new int [4]

Estructuras de datos polimorfas

• Contiene objetos de diferentes clases

• Ejemplo: Array con cualquier variante de Figura

Figura conjFig = new Figura[10];p= new Poligono(); r = new Rectangulo(); c = new Circulo();.t = new Triangulo();

conjFig[0]=p;conjFig[0]=r;conjFig[0]=c;conjFig[0]=t;

1

2

3

4

conjFig

Estructuras polimorfas y código genérico

public void dibujarFiguras()

{

for (int i=0;i<conjFig.length;i++)

conjFig[i].dibujar();

}

Genericidad Restringida• Es posible restringir las clases a las que se puede

instanciar el parámetro genérico formal de una clase genérica.

class C [G -> R]• Sólo es posible instanciar G con descendientes de la

clase R.• Ejemplos:

VECTOR [G - > NUMERIC]DICTIONARY [G, H - > COMPARABLE]ORDENACION [G - > COMPARABLE]

• Permite aplicar operaciones sobre entidades cuyo tipo es un parámetro genérico formal.

Genericidad en Java (JDK1.5)

• Basado en las templates de C++

• Se han rediseñado las colecciones de Java para acomodar el código genérico

• Se han rediseñado los iteradores para hacerlos más sencillos

• Permite genericidad restringida

Ejemplos genericidad

Nuevo iterador: for (Tipo elem: colección)

Ejemplos genericidad

Enumerados (JDK1.5)

Static Import (JDK1.5)

Excepciones Java

• “Proporcionan una manera limpia de comprobar errores sin complicar el código”

• “Proporcionan, además, un mecanismo para señalar directamente los errores sin necesidad de usar indicadores (atributos, parámetros)”.

• “Son lanzadas cuando se detectan situaciones imprevistas de error”.

119

Excepciones Java

BufferedReader br;int codigoProducto = Integer.parseInt (br.readLine() )

• Puede suceder algo inesperado como que:– br represente un fichero sobre un disco flexible que se ha extraído– br represente una conexión en red y se produzca una caída de la

red– br represente un fichero en mal estado sobre el disco duro– el usuario introduzca un carácter no numérico– el usuario introduce un código numérico incorrecto

Situaciones que deben ser manejadas por excepciones

Excepciones Java

• Las excepciones son objetos. • Hay dos tipos:

– Comprobadas– No comprobadas

• Necesidad de definir subclases de Exception o RunTimeException.

Jerarquía de Tipos de Excepciones Java

Object

Throwable

ExceptionError

RunTimeException

No comprobadas

Comprobadas

Excepciones Comprobadas

• Subclases de Exception• Un método que lance una excepción comprobada,

debe especificarlo en su signatura.• El código que invoca un método que puede lanzar

una excepción comprobada debe manejarla mediante una cláusula try-catch.

• Situaciones comprobadas por el compilador

123

Excepciones No Comprobadas

• Subclases de RuntimeException• Un método puede lanzar una excepción no

comprobada, sin especificarlo en su signatura.• El código que invoca un método que puede lanzar

una excepción no comprobada no debe manejarla. • Es recomendable listar todas las excepciones en la

signatura para facilitar su uso.

¿Cómo elegimos si una nueva excepción es comprobada o no comprobada?

124

Uso de Excepciones Comprobadas

public class ClaveNoExiste extends Exception {public ClaveNoExiste() { super(); }

}// método en TablaHashpublic void cambiarValor (String clave, Object valor)

throws ClaveNoExiste { if (obtener(clave) == null)

throw new ClaveNoExiste ();…

}

TablaHash unaTabla;...try { unaTabla.cambiarValor(s,v);} catch (ClaveNoExiste e) {...} finally {...}

Excepciones Comprobadas

¿Qué puede hacer el cliente de un método que lanza una excepción comprobada?

1) Capturarla y manejarla

2) Capturarla y asociarla a una de las excepciones declaradas en el método.

3) Declararla en la cláusula throws y no manejarla, con lo que se propaga al método que lo invocó.

Excepciones No Comprobadas

¿Qué puede hacer el cliente de un método que lanza una excepción no comprobada?

1) Si no la captura se propaga al método que lo invocó.

2) También puede capturarla y manejarla.

3) Capturar la excepción y asociarla a una de las excepciones declaradas en el método.

Excepciones Java

try {

“Sentencias con mensajes que pueden provocar excepciones”

} catch (unaExcepcion e) {“codigo manejo excepción”

} catch (OtraExcepcion e) {“codigo manejo excepción”

} finally {...} // se ejecuta se lance o no una excepción

Excepciones en Java

try{

//sentencias

}catch (TipoExcepcion1 e){

//manejar excepción

}catch (TipoExcepcion2 e){

//manejar excepción

} ...

finally{

//sentencias que se ejecutan SIEMPRE

//salte o no una excepción

}

Ej: cerrar ficheros

-Se evalúan en orden

- Sólo se ejecuta una¡Una excepciónes un objeto!

Ejemplos

public static int factorial (int n) throws NonPositiveException{

if (n<=0) throw new NonPositiveException (“Num.factorial”);…

}

try { Num.factorial(y); } catch (NonPositiveException e) { … }

Ejemplospublic static int search (int [] a, int x) throws NullPointerException

NoEncontradoException{ … }

try { …;try { x = Arrays.search(v,7);}catch (NullPointerException e) {

throw new NoEncontradoException(); }} catch (NoEncontradoException e) {..}

¿Debo declarar NullPointerException en la signatura?

¿Es acertado considerar la situación de elemento no encontrado como una excepción?

Captura de excepciones no comprobadas

try { x = y [n]; i = Arrays.search(z, x);}

catch (IndexOutOfBoundsException e) {

“manejar la excepción en el caso del acceso y[n]” }

No se sabe la procedencia exacta de la excepción no comprobada IndexOutOfBoundsException

Restringir el ámbito de la sentencia try

Ejemplos

public class Arrays {public static int min (int [] a) throws NullPointerException,

EmptyException{ // EFECTO: Si a es null lanza NullPointerException, si no si a // está vacío lanza EmptyException, si no retorna el valor mínimo // del array aint m;try { m = a[0]; }catch (IndexOutOfBoundsException e) {

throw new EmptyException(“Arrays.min”); }for (int i = 1; i < a.length; i++) if (a[i] < m) m = a[i];return m; }

Ejemplos

public class Arrays {public static boolean sorted (int [] a) throws

NullPointerException, EmptyException{ // EFECTO: Si a es null lanza NullPointerException, si no retorna // true si el array está ordenado en orden ascendente si no false

int prev;try { prev = a[0]; }catch (IndexOutOfBoundsException e) { return true; }for (int i = 1; i < a.length; i++)

if (prev <= a[i]) prev = a[i]; else return falsereturn true; }