Monografias | Programación orientada a Objetos - (OOP, Object Oriented Programming)

l término de Programación Orientada a Objetos indica más una forma de diseñoy una metodología de desarrollo de software que un lenguaje de programación,ya que en realidad se puede aplicar el Diseño Orientado a Objetos (En inglésabreviado OOD, Object Oriented Design), a cualquier tipo de lenguaje deprogramación.

El desarrollo de la OOP empieza a destacar durante la década de lo 80tomando en cuenta la programación estructurada, a la que engloba y dotando alprogramador de nuevos elementos para el análisis y desarrollo de software.

El propósito de este trabajo es explicar el diseño orientado a objeto y nouna explicación de su programación, puesto que no nos alcanzaría toda la currículapara hacerlo.

Básicamente la OOP permite a los programadores escribir software, de formaque esté organizado en la misma manera que el problema que trata de modelizar.Los lenguajes de programación convencionales son poco más que una lista deacciones a realizar sobre un conjunto de datos en una determinada secuencia. Sien algún punto del programa modificamos la estructura de los datos o la acciónrealizada sobre ellos, el programa cambia.

La OOP aporta un enfoque nuevo, convirtiendo la estructura de datos en elcentro sobre el que pivotan las operaciones. De esta forma, cualquier modificaciónde la estructura de datos tiene efecto inmediato sobre las acciones a realizarsobre ella, siendo esta una de la diferencias radicales respecto a la programaciónestructurada.

Para quienes no están familiarizados con la programación estructurada diréque una de las bases de esta escuela de programación parte del diseño arriba– abajo. En esta forma de diseño se descomponen los requerimientos delprograma paso a paso, hasta llegar a un nivel que permite expresarlos medianteprocedimientos y funciones. La OOP estructura los datos en objetos que puedenalmacenar, manipular y combinar información.

En resumen, la programación estructurada presta atención al conjunto deacciones que manipulan el flujo de datos (desde la situación inicial a lafinal), mientras que la programación orientada a objetos presta atención a lainterrelación que existe entre los datos y las acciones a realizar con ellos.

Muchos habrán oído comentarios sobre la incidencia de la OOP sobre laprogramación convencional. Se ha llegado a decir que el cambio introducido porla OOP es similar al producido por la aparición del ensamblador sobre el códigode máquina.

La OOP proporciona las siguientes ventajas sobre otros lenguajes deprogramación

Uniformidad. Ya que la representación de los objetos lleva implica tantoel análisis como el diseño y la codificación de los mismos.

Comprensión. Tanto los datos que componen los objetos, como losprocedimientos que los manipulan, están agrupados en clases, que secorresponden con las estructuras de información que el programa trata.

Flexibilidad. Al tener relacionados los procedimientos que manipulan losdatos con los datos a tratar, cualquier cambio que se realice sobre ellos quedaráreflejado automáticamente en cualquier lugar donde estos datos aparezcan.

Estabilidad. Dado que permite un tratamiento diferenciado de aquellosobjetos que permanecen constantes en el tiempo sobre aquellos que cambian confrecuencia permite aislar las partes del programa que permanecen inalterables enel tiempo.

Reusabilidad. La noción de objeto permite que programas que traten lasmismas estructuras de información reutilicen las definiciones de objetosempleadas en otros programas e incluso los procedimientos que los manipulan. Deesta forma, el desarrollo de un programa puede llegar a ser una simple combinaciónde objetos ya definidos donde estos están relacionados de una maneraparticular.

Uno de los puntos clave a remarcar en esta introducción es que la programaciónorientada a objetos no sustituye a ninguna metodología ni lenguaje deprogramación anterior. Todos los programas que se realizan según OOD se puedenrealizar igualmente mediante programación estructurada. Su uso en la actualidadse justifica porque el desarrollo de todas las nuevas herramientas basadas en uninterface de usuario gráfico como Windows, OS/2, x-Windows, etc. Es mucho mássencillo

La identidad expresa que aunque dos objetos sean exactamente iguales en susatributos, son distintos entre sí. De esta forma incluso una serie de Objetoscoches, recién fabricados son distintos los unos de los otros.

La afirmación anterior, aunque parece obvia, tiene importancia cuandodescendemos al nivel de programación. En este ámbito cada uno de los objetostiene un controlador pro el cual se identifica. Este puede ser una variable, unaestructura de datos, una cadena de caracteres, etc. El controlador serádistinto para cada uno de los objeto, aunque las referencias a éstos seanuniformes e independientes del contenido, permitiendo crear agrupaciones deobjetos con el mismo tratamiento.

Con la clasificación comienza la verdadera programación orientada aobjetos. Ellos nos obliga a una abstracción del concepto de objeto denominadaclase.

Las clases permiten la agrupación de objetos que comparten las mismaspropiedades y comportamiento. Si bien clase y objeto suelen usarse como sinónimos,no lo son.

El esfuerzo del programador ante una aplicación orientada a objetos secentra en la identificación de las clases, sus atributos y operacionesasociadas

Las propiedades de cada clase deben cumplir una serie de premisas

Las propiedades deber ser significativas dentro del entorno de la aplicaciónes decir, deben servir para identificar claramente y de una manera única (yunivoca) a cada uno de los objetos

El número de propiedades de un objeto debe ser el mínimo para realizartodas las operaciones que requiera la aplicación.

Definamos una clase rectángulo. Esta clase puede tener como atributos unpunto (x,y), la anchura (a) y la longitud (l). Las operaciones a realizar son:mover, agrandar, reducir, et. ¿Es posible realizarlas con las propiedades de laclase?

Un análisis posterior nos indica que es posible la realización de estasoperaciones con los atributos definidos. Pero si incluimos la operación girar ,vemos que con las propiedades definidas para la clase esta operación no sepuede realizar. Para incluir esta nueva operación debemos redefinir laspropiedades del objeto, en este caso las coordenadas de los vértices.

La capacidad de presentación de información dentro de un objeto se divideen dos partes bien diferenciadas:

Interna: La información que necesita el objeto para operar y que esinnecesaria para los demás objetos de la aplicación. Estos atributos sedenominada privados y tienen como marco de aplicación únicamente a lasoperaciones asociadas al objeto.

Externa La que necesitan el resto de los objetos para interactuar con elobjeto que definimos . Estas propiedades se denominan públicas y corresponde ala información que necesitan conocer los restantes objetos de la aplicaciónrespecto del objeto definido para poder operar.

Podemos imaginarla encapsulación como introducir el objeto dentro de unacaja negra donde existen dos ranuras denominadas entrada y salida. Siintroducimos datos por la entrada automáticamente obtendrá un resultado en lasalida. No necesita conocer ningún detalle del funcionamiento interno de lacaja.

El término encapsulación indica l capacidad que tienen los objetos deconstruir una cápsula a su alrededor, ocultando la información que contienen(aquélla que es necesaria para su funcionamiento interno, pero innecesaria paralos demás objetos) a las otras clases que componen la aplicación.

Aunque a primera vista la encapsulación puede parecer superflua, tengamos encuenta que existen muchas variables utilizadas de forma temporal: contadores yvariables que contienen resultados intermedios, etc. D no ser por la encapsulaciónestas variables ocuparían memoria y podrían interferir en el funcionamientodel resto de los objetos.

La encapsulación no es exclusiva de los lenguajes de programaciónorientados a objetos. Aparece en los lenguajes basados en procedimientos(PASCAL, C, COBOL, ETC) como una forma de proteger los datos que se manipulandentro de las funciones.

Los lenguajes OOP incorporan la posibilidad de encapsular también lasestructuras de datos que sirven como base a las funciones. Aportan por tanto unnivel superior en cuanto a protección de información.

La encapsulación nos permite el uso de librerías de objetos para eldesarrollo de nuestros programas. Recordemos que las librerías son definicionesde objetos de propósito general que se incorporan a los programas. Al ser elobjeto parcialmente independiente en su funcionamiento del programa en donde estádefinido, ya que contiene y define todo lo que necesita para poder funcionar, esfácil utilizarlo en los mas variados tipos de aplicaciones. Si aseguramos ,depurando las propiedades y las operaciones dentro de la clase que el objetofunción bien dentro de una aplicación, con una correcta encapsulación elobjeto podrá funcionar en cualquier otra.

Otra de las ventajas de la encapsulación es que , al definir el objeto comouna caja negra con entradas y salida asociadas, en cualquier momento podemoscambiar el contenido de las operaciones del objeto, de manera que no afecte alfuncionamiento general del programa.

La encapsulación está en el núcleo de dos grandes pilares de la construcciónde sistemas; mantenibilidad y reusabilidad.

Cualidad que indica que un programa o sistema debe ser fácilmentemodificable. Es decir que los cambios en las condiciones externas (como ladefinición de una nueva variable) implicarán modificaciones pequeñas en elprograma / sistema. El concepto de mantenibilidad implica que un programa, aligual que un ser vivo debe ser capaz de adaptarse a un medio ambiente siemprecambiante.

Cualidad que nos indica que partes del programa ( en este caso objetos)pueden ser reutilizados en la confección de otros programas. Ello implica quelos objetos definidos en un programa pueden ser extraídos del mismo eimplantados en otro sin tener que realizar modificaciones importantes en el códigodel objeto. El objeto final es que el programador construya una librería deobjetos que le permita realizar programas basándose en la técnica de cortar ypegar. Esta extrae (corta) código de otras aplicaciones ya realizadas y lasimplementa (pega) en la aplicación a realizar donde, tras algunos retoques, lanueva aplicación estará lista para funcionar. Como podrá observar el conceptode reusabilidad, permite reducir el tiempo de realización , ganando enclaridad, mantenibilidad y productividad.

La encapsulación de datos se muestra como una herramienta poderosa que nospermite ganar en tiempo de desarrollo y claridad, con el único coste adicionalde definir con precisión las entradas y salida de nuestras operaciones.

El polimorfismo es una nueva característica aportada por la OOP. Estapropiedad indica la posibilidad de definir varias operaciones con el mismonombre, diferenciándolas únicamente en los parámetros de entrada. Dependiendodel objeto que se introduzca como parámetro de entrada, se elegirá automáticamentecual de las operaciones se va a realizar.

Ya está habituado al operador <<suma>> que está presenteen todos los lenguajes de programación. Sin embargo, los operadores <<sumade fracciones>> y <<suma de números complejos>> noexisten en casi ningún lenguaje de programación.

Los lenguajes OOP permiten definir un operador <<suma>>tal que reconozca que tipo de objeto se le está aplicando, a través deoperaciones de objetos. Previamente deberá definir la fracción y el númerocomplejo como una clase y la operación suma como una operación de una clase.

Definiendo adecuadamente las operaciones suma de fracciones y sumade números imaginarios, el operador suma devolverá, en el caso que losoperandos sean fracciones, una fracción y , en el caso de los númerosimaginarios, otros número imaginario.

Es posible extender el concepto e incluso definir operaciones como suma debases de datos

El operador suma de base de datos. Aunque a primera vista la expresión C=A B, siendo A y B bases de datos, nos pudiera parecer una extraordinariasimplificación, nos conduce a la pregunta: ¿Qué es la suma de una base ddatos?

Consideremos varias posibilidades:

Introducción de registros: Lo que exige que A y B tengan la mismaestructura.

Unión de campos: Aquellos campos que aparezcan en B pero no en A serán añadidosa C

¿Alguna de estas dos opciones es verdaderamente una suma? Es decir ¿Cumplelas propiedades conmutativa, asociativa, de elemento neutro, etc.? ¿Qué ocurresi sumo dos bases de datos con estructuras distintas?

Como puede observar, la definición de un operador sobre un tipo complejo dedatos, intentando utilizar identificadores de operadores de datos simples, puedetener resultados impredecibles.

Una de las ventajas más importantes, sin entrar en la redefinición deoperadores es permitir la realización de las clases que definen un programa deforma totalmente independiente al programa donde se utilizan. Gracias a laencapsulación y el polimorfismo, aunque se utilicen los mismos nombre con lasoperaciones en dos clases distintas, el programa reconoce a que clase se aplicadurante la ejecución.

Como se podrá observar el polimorfismo y la encapsulación de datos estáníntimamente ligados y nos permiten un mayor grado de mantenibilidad yreusabilidad que los lenguajes tradicionales Esta ese precisamente una de lascausas de la revolución que ha supuesto la introducción de los lenguajesorientados a objetos dentro de la programación.

La herencia es la última de las propiedades relativas a la OOP, Consiste enla propagación de los atributos y las operaciones a través de distintassub-clases definidas a partir de una clase común.

Introduce, por tanto, una posibilidad de refinamiento sucesivo del conceptode clase. Nos permite definir una clase principal y , a través de sucesivasaproximaciones, cualquier característica de los objetos. A partir de ahoradefiniremos como sub-clases todas aquellas clases obtenidas medianterefinamiento de una (o varias) clases principales.

La herencia nos permite crear estructuras jerárquicas de clases donde esposible la creación de sub-clases que incluyan nuevas propiedades y atributos.Estas sub-clases admiten la definición de nuevos atributos, así como crear,modificar o inhabilitar propiedades.

Para pensarlo de manera más fácil podemos abstraernos al siguiente ejemplo.

Pensemos en los distintos sub-modelo s asociados a un modelo básico de automóvil.A partir de este modelo básico, los fabricantes introducen distintas características(aire acondicionado, ABS, distintas tapicerías , acabados, etc.) que crean sub– clases. Todas estas sub-clases tienen en común la estructura básica(chasis , dirección , etc.) u varían sólo en algunos de sus componentes.

Asociemos a este tipo básico una clase cuyos atributos representen laspiezas que componen el coche. Las sub-clases aportarán sus propios atributos(en el caso de vehículos con aire acondicionado, todos aquellas piezas que locomponen), permitiendo la definición de todos los posibles modelos.

Además, es posible que una sub-clase herede atributos y propiedades de másde una clase. Este proceso se denomina herencia múltiple y lo veremos con másdetalle en capítulos posteriores.

La herencia es, sin duda alguna, una de las propiedades más importantes dela OOP, ya que permite, a través de la definición de una clase básica, ir añadiendopropiedades a medida que sean necesarias y, además, en el sub-conjunto deobjetos que sea preciso.

La herencia permite que los objetos pueden compartir datos y comportamientosa través de las diferentes sub-clases, sin incurrir en redundancia. Másimportante que el ahorro de código, es la claridad que aporta al identificarque las distintas operaciones sobre los objetos son en realidad una misma cosa.

Identidad, clasificación, polimorfismo y herencia caracterizan a loslenguajes orientados a objetos. Cada uno de estos conceptos puede utilizarseaisladamente, incluso aparecen en otras metodologías de programación, perojuntos se complementan en una relación sinérgica. Los beneficios de laprogramación orientada a objetos son más que los que pueden verse a simplevista. El énfasis en las propiedades esenciales de un objeto, fuerza aldesarrollador a pensar cuidadosamente que es un objeto y que es lo que hace conel resultado de que el sistema es normalmente más preciso, general y robustoque si pusiéramos el énfasis en los procedimientos y los datos por separado

Tal como hemos definido con anterioridad, una clase de objeto describe a ungrupo de objetos con similares:

• Propiedades (atributos)
• Comportamientos (operaciones)
• Relaciones con otros objetos

La abreviatura clase es utilizada en lugar de clase de objetos. Los objetosdifieren en los valores asociados a sus atributos definidos dentro de la clase.Cada objeto <<conoce>> cuál es su clase. La mayoría de loslenguajes orientados a objetos pueden determinar a que clase pertenece un objetodurante la ejecución del programa.

A continuación expondremos una serie de pasos para definir una clase.

Para ello examine la aplicación e identifique las distintas estructuras dedatos, algunos tips a tener en cuenta son los siguientes:

• El nombre de la aplicación a veces nos da la del nombre del objeto principal
• Los objetos software pueden imitar el mundo real, modelizando las propiedades de los objetos a través de variables Cualquier propiedad de un objeto puede ser identificada dentro del objeto correspondiente a través de variables.
• Los objetos no se han de corresponder siempre con objetos físicos, sino que también pueden ser entidades que se utilizan dentro de la construcción del programa.
• Piense en el objeto en <<primera persona>>. Este truco nos puede identificar claramente los atributos y sus operaciones asociadas: <<Soy un cuadrado y me muevo, giro, agrando y reduzco. Las partes que me componen son los puntos de mis vértices>>.
• Una clase es un tipo de dato que puede ser usado para declarar objetos, de la misma forma que una estructura es un tipo definido por el usuario que puede utilizarse para declarar variables.

Defina las operaciones a partir de los objetos, examinando las distintasoperaciones asociadas a un conjunto de datos. Los atributos del objeto se debendefinir de tal manera que éstos satisfagan todos los requerimientos de cada unade las operaciones.

A estas operaciones añada dos más: Crear y Destruir. Estas operaciones nosservirán para inicializar y borrar el objeto dentro de la aplicación.

A partir de la definición de las propiedades, un objeto siempre debe sercapaz de responder a estas tres preguntas: ¿Qué soy ?, ¿Qué hago? ¿Quédejo ver al resto del mundo?

Algunas de las operaciones sólo se aplicarán a determinados objetospertenecientes a las clases. Hemos visto que a través de la herencia podemos<<especializar>> un sub conjunto de objetos creando una sub-clase.

Únicamente aquellas operaciones que sean comunes a todos los objetos de laclase deben incluirse dentro de las operaciones de la clase. El resto, quecorresponden a las operaciones de sub-Grupos de objetos, se deben definir dentrode la especializaciones de la clase.

Una vez identificados los objetos, defina los atributos de la clase. Unatributo es un valor almacenado en los objetos de la clase.

A lo largo de la historia de la programación, los lenguajes y las metodologíashan pasado de una relativa simplicidad a una complejidad creciente. Loslenguajes de programación orientados a objetos pretenden aportar simplicidad ala tarea de programación de grandes aplicaciones.

Cuando se crearon las primeras computadoras todavía no existían loslenguajes de programación, tal como ahora los entendemos. El lenguajeensamblador puede considerarse como el primer lenguaje de programaciónpropiamente dicho. Permitía al usuario un diálogo más fluido con la máquinaa través de instrucciones que tenían relación directa con el conjunto deoperaciones que la máquina podía realizar.

A partir de este momento empezó la evolución de los lenguajes de programación._cada uno tenía su entorno definido y aunque en realidad todos los lenguajesson polivalentes (en teoría, con cualquiera de ellos se puede desarrollarcualquier programa de gestión o científico). Pronto apareció la especializaciónfuncional. Así, COBOL (Common Business Orientated Language) se introdujo comolenguaje mainframe para el diseño de aplicaciones de gestión.; FORTRAN(Formula Translator) para el diseño de aplicaciones científicas; APL (AProgramming Language) para el cálculo matemático, etc.

A medida que el software tomaba importancia, aparecieron los primerosproblemas relacionados con la programación. Al tiempo que aumenta el volumen deun programa, disminuye el control del mismo por parte del programador y lacapacidad de este de dar mantenimiento.

En un intento de solucionar estos problemas aparecen las metodologías deprogramación. Una metodología es un conjunto de reglas destinadas asimplificar las tareas de diseño, estimación de costes, desarrollo ymantenimiento de un sistema informático. A menudo se ven acompañadas con unasherramientas (CASE: Computer Aided Software Engeneering) que permiten laelaboración estructurada y documentada de los sistemas informáticos.

En entorno de programación implica tanto el lenguaje de programación comoal empleo de una determinada metodología.

Los lenguajes de programación no se producen por generación espontánea yse ven influidos en gran manera por la forma en la que los profesionales piensanque se debe programar. De esta manera se crea un conjunto de reglas parasimplificar la tarea de programación. Generalizadas y codificadas, seconvierten en <<principios>> de los que surgen los lenguajes deprogramación en un afán por darles soporte.

Estos <<principios>> son modelos que proporcionan técnicas que ,a su vez, deben aplicarse en el diseño e implementación de los programas.Estas técnicas nos indican la forma de resolver los distintos problemas quesurgen a la hora de programar.

Decimos que un lenguaje de programación <<soporta>> un conjuntode <<principios>> si el lenguaje simplifica la aplicación de estastécnicas. A estos <<principios>> se les denomina metodologías deprogramación.

Las metodologías de programación son modelos sobre como diseñar eimplementar los programas. Diferentes modelos tienen como resultado diferentes técnicas.Que cada técnica sea distinta no implica que una sea la verdadera y que las demásfalsas. Por el contrario, las metodologías se complementan entre sí. Lo quetodas las metodologías tienen en común es la premisa de que hay que partir deabstracciones que corresponden a elementos del problema a resolver, y que laimplementación de la solución se debe realizar mediante un conjunto de módulospreferiblemente reutilizables.

Las metodologías orientadas a objetos se centran en las estructuras de datosque sin embargo se relegan a un segundo plano en los modelos procedurales. Labase de esta metodología es que una estructura de datos debe contener lasoperaciones que los modifican. La técnica que se utiliza para obtener esta<<abstracción de datos>> es la encapsulación de los mismos en unaestructura conocida como clase.

El accesos a los datos contenidos en la clase se realiza mediante lasoperaciones que la propia clase define. Por tanto, la metodología orientada aobjetos complementa el punto de vista procedural de operaciones realizadas sobreun flujo de datos, al asociar a cada dato el conjunto de operaciones que lomodifican. Como podrá ver, ambos enfoques son complementarios.

Para ilustrar las diferencias entre las aproximaciones orientadas aprocedimientos y las orientadas a objetos, considere el diseño de un<<compilador>>

El compilador es un programa que a partir de un conjunto de fichero fuente(programa) construye el código objeto que posteriormente se convierte enprograma. Para realizar su trabajo, el compilador lee el fichero fuente y separade él las variables y las instrucciones. Las variables constituyen la tabla desímbolos del programa, mientras que las instrucciones se organizan en un árbolsintáctico donde se plasman todas la referencias que realizan los mandatos yfunciones entre sí.

El modelo mejor establecido es el basado en funciones (procedural) quetrata de la construcción de un programa como una colección de funciones. Lasmetodologías proporcionan una gruía sobre cómo diseñar, organizar eimplementar las funciones que componen un programa. El método de diseño es ladescomposición funcional que identifica las funciones como los pasos a seguiren la resolución de un problema. La organización en archivos permite que lasfunciones se agrupen módulos separados, mientras que las técnicas deprogramación estructurada permiten que las implementaciones de las funcionessean fáciles de consultar y mantener.

La programación orientada a objetos está basada en un modelo deconstrucciones de programas como un conjunto de clases. El diseño orientado aobjetos identifica los tipos que representan los distintos objetos en elprograma. Las operaciones a realizar con cada uno delos objetos son, al igualque en el modelo procedural, los pasos destinados a solucionar el problema. Elobjeto sirve además de módulo que puede reutilizarse para la solución de unproblema de similares características en otro programa.

Ninguna metodología resuelve con acierto todos los tipos de problemas. Laprogramación requiere una especialización como la que se produce en laingeniería pero todavía no es posible identificarla como una ciencia. Las técnicasa emplear se han de utilizar con exquisito cuidado, sin perder de vista elobjetivo de resolver un determinado problema.

Actualmente existe la tendencia de identificar la programación con unadisciplina como la ingeniería. Sin embargo, debe considerarse más como un artecomo la arquitectura, donde se unen la inspiración y el dominio de la técnica.

Para la elección de un determinado entorno debemos fijar los criteriosnecesarios, como los que describimos a continuación.:

Cuanto mayor sea el volumen de información a procesar, mas necesidad habráde estructurar dicha información de forma que se fácil su manipulación.

Podemos dividir el problema de la complejidad en dos grandes apartados.

Datos: La complejidad viene reflejada por el tipo de datos a tratar, por lasrelaciones que puedan tener los datos entre si, etc.

Funciones: El método para la obtención de nuevos datos es complicado orequiere un esfuerzo de programación importante.

Aunque tratados como grupos independientes, ambos están generalmenteinterrelacionados. De esta forma una estructura de datos compleja suele iracompañada de un conjunto de funciones de diseño complejo.

Asimismo, una mayor abstracción se traduce en unas instrucciones maspotentes y un soporte de estructuras de datos más complejas. Esto a menudo setraduce en que el compilador (programa que traduce el programa introducido porel usuario en código ejecutable por la máquina) ha de introducir una cantidadgrande de código auxiliar para poder ejecutar el código fuente.

Si ha programado en C o en Turbo Pascal, habrá observado que los ejecutablesson en general de pequeño tamaño. Un simple programa <<Holamundo>>, clásico de programación. Nunca es mayor de seis líneas de códigoy su ejecutable es siempre inferior a 10 Kbytes. Si tomamos Clipper el programano ocupa más de una línea pero más de 200 Kbytes.

En algunos problemas la rapidez de respuesta es crítica. Este factor dependemucho de soporte hardware y lentamente va asumiendo menos importancia.

La portabilidad es la capacidad que ha de tener el programa para funcionar endistintos entornos operativos. La realización de un programa portable , engeneral, depende de la elección de un lenguaje de programación , así como delalejamiento de las ventajas e inconvenientes que proporciona el soporte hardwarey el sistema operativo. La creación de un programa portable a menudo incidenegativamente en los apartados de tamaño y rapidez, ya que un alejamiento de laplataforma hardware y del sistema operativo, a menudo se consigue emulando suscaracterísticas. Esto conlleva un aumento del tamaño y la complejidad delprograma, así como un incremento en el tiempo de ejecución.

Este factor indica las exigencias que hace nuestro lenguaje de los recursosdisponibles por el ordenado. El más limitado, aun más que el espacio en disco,es la memoria. Un programa grande que gestione de manera incorrecta la memoriapronto agotará todos los recursos del sistema.

Aunque no se puede contar como un factor a considerar, la importancia que elinterface de usuario está tomando en los últimos años hace que loconsideremos por separado. El diseño del interface de usuario aporta unacomplejidad propia al desarrollo de aplicaciones. De hecho, se considera que enun principio este apartado ocupaba apenas entre el 10 y el 30 por ciento delesfuerzo de programación, para llegar a absorber entre el 50 y 70 por ciento dedicho esfuerzo en la actualidad.

La aparición de interfaces gráficos de usuario estándar (Windows, os2,X-Windows, etc.) ha hecho que factores como la rapidez o el tamaño vuelvan atomarse en cuenta, después de que el consumo de recursos de la parte delinterface de usuario creciera de forma espectacular.

Cómo afectan los requerimientos anteriores para la elección de un lenguajeorientado a objetos como herramienta para el desarrollo de nuestros programas?

Al ligar de forma evidente la estructura de la información con losprocedimientos que la manipulan, los programas ganan en claridad a la hora dedesarrollarlos y mantenerlos. Esto supone una ventaja frente a los lenguajesprocedurales , aunque éstos podrían suplir esta deficiencia mediante unacorrecta elección de los nombres de las variables y funciones, lo que sedenomina una <<oportuna codificación>>.

Cuando la complejidad de un problema es abarcable por una sola persona,resolverlo con una herramienta u otra no aporta grandes ventajas. Pero cuandoeste desarrollo la tiene que realizar un equipo grande, debe existir una formapara aislar partes de problema.

Uno de los problemas más comunes , y a su vez más simples de solucionar enel diseño de grandes sistemas, es el nombre que se da a las funciones y quetipo de datos manipulan éstas.

En la realización de un sistema informático se utiliza un equipo de variaspersonas. El trabajo se divide en tres áreas funcionales: una parte del equipose encarga del interface de usuario, otra de la manipulación de datos y, la últimadel diseño de salidas impresas.

Cada quipo utiliza funciones y datos suministrados por los otros miembros delequipo y a su vez diseña funciones para su uso interno y para el uso del restode los grupos. Si no se realiza la división del trabajo de forma adecuada puedeproducirse el caos. He aquí una pequeña enumeración de los problemas que sepueden encontrar.

Las aplicaciones orientadas a objetos son ideales para la realización deprogramas de gran tamaño. Las facilidades de encapsulación y asociación delas funciones a los datos que manipulan, simplifican el proceso de desarrollo.De hecho las bases de datos orientadas a objetos suponen un gran adelanto, yaque aúnan la flexibilidad en la manipulación de los OOP con la capacidad deconsulta de un DBMS (Data Base Management System)

Por el mismo motivo se verán beneficiados aquellos programas que impliquenuna relación compleja entre los datos. Este tipo de complejidad permite lautilización de todas las ventajas de los lenguajes de programación orientadosa objetos. Propiedades como la herencia ( donde los objetos pueden heredarestructura y operaciones de objetos predecesores), la encapsulación, etc.Muestran en este tipo de programas todas sus ventajas.

En este aspecto, los lenguajes orientados a objetos muestran una claradesventaja frente a otros lenguajes que se acercan más a las especificacionesde la máquina. Si la rapidez es crítica, puede elegir un lenguaje deprogramación como C , que aporta toda la funcionalidad de los lenguajesorientados a objetos con la rapidez y la compatibilidad de C.

Las aplicaciones orientadas a objetos demandan normalmente más recursos delsistema que las aplicaciones procedurales. La creación dinámica de objetos,que ocupa un lugar en la memoria del ordenador, puede acarrear graves problemas.Una de las soluciones, que incluye alguno delos lenguajes OOP, es liberar amenudo el espacio que los objetos dejan de utilizar. Este procedimiento deoptimización como garbage collection (recolección de basura, implementado enjava), minimiza los efecto de la creación dinámica de objetos.

El interface de usuario es uno de los aspectos más importantes en laprogramación actual. La aparición de sistemas de explotación que soportan uninterface gráfico de usuario como Windows, X-Windows o Presentation Managerhace que la mayoría de los usuarios prefieran que sus programas corran bajoeste tipo de interface. Este es uno de los puntos fuertes para la elección deun lenguaje OOP. La mayoría de los interfaces gráficos actuales han sido diseñadoso rediseñados en base a la OOP. Existen en el mercado librerías de clases quesoportan todos los dispositivos de control de ventanas como menús, combo box,listas, barras de herramientas, etc.

Los lenguajes OOP implementan de manera distinta los conceptos de programaciónorientada a objetos. No existe el lenguaje perfecto capaz de satisfacer todaslas necesidades y que se adapte a todos los estilos

A Continuación unos consejos que nos facilitarán la elección del lenguajede programación adecuado:

• Si los programas se van a sentar en una cualidad concreta de los OOP como herencia, elija el que mejor soporte le dé.
• Los lenguajes interpretados sirven para realizar un desarrollo rápido o para aquellos programas que necesiten una actualización constante. Si el programa necesita rapidez o es crítico respecto al tamaño, considere el uso de lenguajes que incorporen compilador.
• No <<reinvente la rueda>>. Si el lenguaje le proporciona una librería de clases no intente reescribrlas de nuevo, use las que le ofrece el sistema. Es más tome como factor de elección las librerías de clases que el compilador incorpora o que estén disponibles en el mercado.
• Si necesita mejorar la calidad del programa previniendo errores, utilice un lenguaje que le permita definir las variables con sus tipos asociados.
• Si la memoria del sistema es limitada, utilice lenguajes que permitan la creación y destrucción automática de clases dependiendo de su utilización.

Esta característica suele ser común a la mayoría de los lenguajes OOP,aunque introduce un problema al existir la posibilidad de que el objeto sucesorherede el mismo atributo, aunque con distinto tipo y valor, de mas de unpredecesor. Alguno de los lenguajes de programación solucionan este problema deforma automática, aunque los más populares generan un error en el tiempo decompilación. Recomendamos que se examinen con cuidado las clases para evitar enlo posible estos errores.

Los lenguajes OOP arrastraron en un principio la reputación de serineficaces. Esto se debía en gran medida a que los primeros lenguajes (comoSmalltalk) eran interpretados y no compilados. La existencia de compiladorespermite a los desarrolladores ganar rapidez. Actualmente, usando un buenlenguaje orientado a objetos como C , Java, etc. Junto con las libreríasapropiadas para la realización de un programa, puede que se ejecute más rápidamenteque el mismo programa compilado con un lenguaje procedural.

Los lenguajes orientados a objetos varían de forma sustancial la forma porla que se aproximan a la asignación de tipos.

Por asignación de tipos entendemos que cada variable sea identificada comoperteneciente a una clase (asignación fuerte) o sea simplemente un objetoindeterminado (asignación débil). Eiffel y C son dos lenguajes basados en laasignación fuerte, frente a Smalltalk, en el que todas las variables definidaspertenecen a una clase indeterminada.

La asignación fuerte sirve a dos propósitos. Por una parte para que eldesarrollador pueda identificar a que clase pertenece cada operación. De formaconcreta, en aquellos lenguajes donde está implementado el operator overloading(refefinición de operador), el compilador puede reconocer a través de lasclases que entran como parámetros en la operación que operación tiene queutilizar.

Por otra, este tipo de declaración permite al compilador un mayor grado deoptimización, ya que conoce en todo momento el espacio que ha de asignar.

Los OOP son lenguajes que utilizan de manera intensiva la memoria de lacomputadora.

Hay dos tipos de aproximación a la gestión de memoria.

El sistema en tiempo de ejecución libera la memoria automáticamente amedida que los objetos dejan de utilizarse.

El sistema tiene instrucciones concretas para liberar l memoria explícitamente.Este el enfoque adoptado por lenguajes como C , que aportan dos operadores:crear y destruir. El primero reserva automáticamente memoria, mientras que elsegundo la libera.

Consiste en separar aquellos atributos del objeto que deben ser conocidos porel resto, de aquellos necesario para su funcionamiento propio. No es propio delos lenguajes orientados a objetos, pero la capacidad de éstos para unir lasestructuras de datos a los procedimientos que los modifican lo hacen máspotente que los lenguajes llamados <<Modulares>>

A continuación, una pequeña panorámica de los lenguajes orientados aobjetos

Fue el primer lenguaje de programación orientado a objetos. Desarrollado enel Xerox PARC, en sus primeras implementaciones no ofrece solamente uninterprete, sino que es mucho más ambicioso, integrando intérprete on-line yotros aspectos que le convierten en un <<pseudo>> sistema operativo.Es el primero en aportar la arquitectura de Modelo/Visor/Controlador. Elinterface de usuario se divide en una definición sobre la que se aplicandeterminado número de vistas gestionadas por un controlador. El MVC permite aldesarrollador concentrarse en la parte esencial de la aplicación (el modelo) yañadir interfaces de usuarios ( las vistas y controles) de forma independiente.

Ventajas

• Smalltalk es un lenguaje puro orientado a objetos
• La implementación a través de un intérprete facilita la labor de desarrollo de programas. Las clases son añadidas, corregidas y depuradas de forma interactiva.
• Tiene una sintaxis simple, donde las variables y los atributos no necesitan tener un tipo asociado. Todo está definido en principio como objeto, incluyendo las propias clases.

Inconvenientes

• Es un lenguaje interpretado, lo que reduce su rendimiento y dificulta su comercialización.
• Al proporcionar su propio entorno operativo, interactúa mal con otro tipo de software o hardware

Es un lenguaje de programación escrito por Bertrand Meyer. Al contrario queSmalltalk, incluye un preprocesador que permite la traducción de código Eiffela Lenguaje C. Es ideal para la ingeniería de software, que permite laencapsulación , control de acceso y ámbito de las modificaciones. Comolenguaje orientado a objetos <<puro>>, es presumiblemente el mejorpor sus capacidades técnicas.

Los programas consisten en la declaración de colecciones de clases queincluyen métodos. El punto primordial de un programa Eiffel es la declaraciónde clases, que asocia atributos. Ambos, clases y atributos, son accesibles apartir de la implementación de un concepto llamado característica. Unacaracterística es, por tanto, una agrupación de datos y unas formas típicasde tratarlos.

En Eiffel una declaración de clases puede incluir:

• Una lista de características exportables.
• Una lista de las clases antecesora: clases de la que ésta es una derivación
• Una lista de declaraciones de características.

Ventajas

• Es un lenguaje orientado a objetos <<puro>>
• Eiffel es un lenguaje de programación orientado hacia el diseño de grandes aplicaciones. Las propiedades anteriores le hacen ideal para el diseño de aplicaciones en grupos de trabajo.
• El paso intermedio a código C se puede considerar como una ventaja y no como un inconveniente, ya que aquellas secciones que sean difíciles de tratar con Eiffel pueden elaborarse a partir de código C. Su compatibilidad con C asegura también su portabilidad hacia otros sistemas operativos

Desventajas

• El manejo de la memoria , un punto delicado en todos los lenguajes orientados a objetos no es transparente como en el caso de Smalltalk.
• Las librerías de clases son reducidas
• El rendimiento es mayor que el de Smalltalk, pero al tener que incluir un módulo Run-time dentro del ejecutable, su tamaño crece y su rendimiento baja.

Es un lenguaje de uso general que deriva del C.

Añade a su predecesor una serie de características que le convierten en unlenguaje orientado a objetos. Dentro de estas características debemos resaltar:

• La abstracción de datos
• La programación orientada a objetos, ya que permite asociar a los datos las funciones que los manipulan

C conserva todas las capacidades de su predecesor C. De hecho, el código Cpuede tratarse con compiladores C y ejecutarse sin ningún problema. En unprincipio C era traducido a código C a través de una utilidad llamadaprecompilador.

También es cierto que se pueden utilizar algunas de las ventajas de C (como C mejorado) para escribir código no orientado a objetos.

Enumeramos los aspectos más importantes que hacen del C un lenguajeorientado a objetos:

• La mayor contribución que realiza C al C es la introducción del tipo clase. Las clases permiten definir conjunto de datos y las funciones que los manipulan.
• La ocultación de datos es el mecanismo para implementar la abstracción de datos. La abstracción de datos permite al programador <<olvidar>> el funcionamiento interno de una clase, ya que sabe que su funcionamiento no va a alterar anómalamente el funcionamiento de otras clases. Una vez definida la clase es transparente para el desarrollador y permite operar con ella como si fuera un tipo básico.
• La herencia extiende el concepto de abstracción de datos al permitir la construcción de clases a partir de otras (sus antecesores)
• Los operadores definidos por el usuario permiten un tratamiento homogéneo entre los tipos predefinidos por el lenguaje y los desarrollados por el programado.

Otras características no relativas a la programación orientada a objetos,simplifican el diseño y desarrollo.

• Optimización de explotación de memorias, que permite la creación de estructuras de datos dinámicas.
• Implementación del solapamiento de funciones. Esta técnica permite definir varias funciones con el mismo nombre pero distintos parámetros de entrada. Dependiendo de los parámetros que acompañen la llamada de la función, será ejecutada una u otra.

La programación orientada a objetos es muy versátil. No se restringe únicamenteal diseño de programas, sino que es posible aplicar los mismo conceptos al diseñode bases de datos. El uso de una técnica orientada a objetos trasciende a laelección de la base de datos.

El uso de esta técnica en el diseño de bases de datos aporta las cualidadesde esta metodología a nuestro diseño. Eficiencia, coherencia y un menor costea la hora de actualizar la estructura de las bases de datos son los principalesbeneficios que aporta.

Como valor añadido, el uso de una misma técnica en el diseño, tanto de losprogramas como de las bases de datos proporciona coherencia a nuestro sistema.

Las bases de datos orientadas a objetos unen dos tecnologías:

La de las bases de datos y la de los lenguajes orientados a objetos. LosLenguajes OOP aportan gran capacidad en la manipulación de datos, pero noimplementan el almacenamiento y consulta de grandes volúmenes de datos.

Por el contrario, las bases de datos convencionales aportan un dominio de lastécnicas de almacenamiento y consulta de grandes volúmenes de datos, aunque sucapacidad de manipulación es limitada.

Las bases de datos orientadas a objetos pretenden unir la capacidad demanipulación de datos de los OPP con la capacidad de almacenamiento y consultade los DBMS.

Las aplicaciones convencionales que agrupan programas y bases de datos,separan ambos entornos de manera clara.

El desarrollador usa técnicas procedurales para la descomposición deproblemas y su codificación en funciones. Posteriormente se emplean técnicascomo las de Entidad – Relación para el diseño de la base de datos.

Su codificación suele realizarse en un lenguaje de alto nivel como C, quelleva embebido código SQL. El término embebido describe la inclusión de un móduloescrito bajo otro lenguaje de programación dentro del código fuente. Elcompilador incorpora durante la fase de enlace el Run-Time correspondiente paraque pueda funcionar el código embebido.

Como podrá observar, esta técnica presenta defectos evidentes:

Por una parte, se utilizan diferentes técnicas para el desarrollo de ambosapartados, por lo que la tarea de diseño no se puede considerara como un todoúnico

Por otra y en gran medida debida a la primera, los lenguajes que se utilizanpara la implementación difieren, dificultando las labores de mantenimiento.

Como habrá podido observar a lo largo de esta monografía, nuestro propósitono ha siso el de enseñar una metodología ni la enseñanza de un determinadolenguaje de programación.

El objetivo es por el contrario dar una panorámica de los conceptos de laprogramación orientada a objetos, de las metodologías y de las técnicas dedesarrollo de aplicaciones.

En este apartado nos centraremos en lo aspectos más importantes en eldesarrollo de aplicaciones bajo OOP: identificación de objetos y análisis deasociaciones.

La parte más importante de todo diseño es el punto de entrada de ladefinición de requerimientos. En la observación atenta de los requerimientosse pueden hallar la mayoría de los objetos pertenecientes a nuestra aplicación.

En este ejemplo nos centraremos en la identificación de objetos a partir delos requerimientos básicos de la aplicación.

Este análisis es el primero que debe hacerse dentro de OOP y es también útilpara cualquier otra técnica de programación.

Analicemos la siguiente definición de requerimientos:

El <<sistema de tratamiento de información documental>> es ungestor de <<documentos>>, de tal manera que puedan clasificar en unoo varios <<índices>>, recuperar para su modificación, visualizar,para su consulta, reclasificar, archivar y destruir. El <<sistema>>procesa la petición del <<usuario>>, devolviendo un mensaje eindicando el éxito o el fracaso de la petición.

De una manera general hemos indicado entre comillas los sustantivos y encursiva los verbos. De esta forma hemos identificado los objetos principales dela aplicación y las operaciones asociadas a cada uno de los objetos.

Observe el siguiente diagrama.

Hemos traducido los requerimientos a un conjunto de objetos.

Estos están inconexos entre sí, pero aplicando la <<lógica>>podemos ver las relaciones que existen entre ellos. Sin salirnos de lasespecificaciones de la aplicación, vemos que existen las asociaciones queaparecen en la siguiente figura:

Como podemos observar, algunas asociaciones cíclicas como Indice <->Documento. Estas asociaciones pueden simplificarse. También existen otras implícitasque examinaremos más adelante, como Usuario->Documento->Indice.

Observemos gráficamente las asociaciones que mantienen los objetos entre síen la siguiente figura

Como puede verse hay dos asociaciones sospechosas, ya que no son verbos sinolos sustantivos <<petición>> y <<mensaje>>. Estas dosasociaciones se pueden <<objetivar>> de tal manera que reúnan lascondiciones de un objeto. Para ello debemos volver a las especificacionesiniciales.

Cuando se archiva un documento se debe indicar el nombre del documento asícomo los índices a los que se va a asociar. Las peticiones de recuperacióndeben incluir un índice y el nombre del archivo. Las consultas a los índicesdeben incluir el nombre del indice y una condición.

A partir de este análisis se puede depurar con HERENCIA y posteriormenterealizar un <<ajuste fino>>

A continuación vamos a centrarnos en la relación de herencia.

Como ya sabemos ésta puede agrupar objeto son similares característica obien especializar objetos a partir de una genérico. Observemos nuevamente losrequerimientos de nuestro sistema:

Principles of Component Design 1518A Microsoft Autorized academic triningprogram

Fundamentos del diseño y la programación orientada a objetos Sergio M FernándezSastre, editorial McGraw Hill

Ingeniería de software, Sommerville I, editorial Addison-Wesley

Object-Oriented Programming, Coad P . Editorial Yourdon Press.

Apuntes de cátedra Programación 3 lenguae C Universidad Nacional de laMatanza.

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