Introducción a la Programación Orientada a Objetos

1. Programación Orientada a Objetos La programación orientada a objetos brinda un principio, una metodología y herramientas que apoyan al proceso de desarrollo de software en todas sus etapas. Las principales herramientas son el lenguaje de modelado y el lenguaje de programación. El principal objetivo de la programación orientada a objetos es favorecer la calidad y la productividad. Introducción a la Programación Orientada a Objetos

2. Calidad de Software La calidad de un producto de software puede definirse como su capacidad para satisfacer los requisitos establecidos durante el desarrollo de requerimientos. La calidad puede medirse de acuerdo a distintos factores. Algunos de estos factores son percibidos por el usuario o cliente. Otros factores son transparentes para el usuario o cliente, aunque por supuesto lo afectan indirectamente. Introducción a la Programación Orientada a Objetos

3. Calidad de Software Correctitud Un producto de software correcto actúa de acuerdo a los requerimientos especificados. Eficiencia Un producto de software es eficiente si tiene una baja demanda de recursos de hardware, en particular tiempo de CPU, espacio de memoria y ancho de banda. Portabilidad Un producto de software es portable si puede ejecutarse sobre diferentes plataforma de hardware y de software. Introducción a la Programación Orientada a Objetos

4. Calidad de Software Simplicidad Un producto de software es simple si es fácil de usar, su interfaz es amigable y no requiere demasiado entrenamiento ni capacitación. Robustez Un producto de software es robusto se reacciona adecuadamente aun en circunstancias no especificadas en los requerimientos.

5. Productividad de Software Extensibilidad Un producto de software es extensible si es fácil adaptarlo a cambios en la especificación de requerimientos. El primer requerimiento para la extensibilidad es la legibilidad. Reusabilidad Un módulo de software es reusable si puede utilizarse para la construcción de diferentes aplicaciones. Introducción a la Programación Orientada a Objetos

6. Lenguajes Orientados a Objetos • Un lenguaje de programación orientado a objetos brinda mecanismos que favorecen la aplicación de la metodología. • Uno de los mecanismos debe permitir dividir el programa en módulos. • El mecanismo de modularización provisto por la mayoría de los lenguajes de programación orientados a objetos es la clase. • Una clase es un módulo de software que puede construirse y verificarse con cierta independencia respecto a los demás.

7. Estructura de un programa en Java Un programa va a estar constituido por una colección de clases relacionadas entre sí. Cada clase es una pieza, una componente de la colección de clases que en conjunto van a conformar el programa. • Cada clase define un conjunto de miembros que pueden ser: • atributos (de clase y de instancia) • constructores • métodos (comandos y consultas)

8. Estructura de un programa en Java En Java una de las clases deben contener un método llamado main() que inicia la ejecución del programa. Esa clase puede crear un objeto de otra clase y enviarle un mensaje. Cuando un objeto recibe un mensaje selecciona un método dentro de su clase y lo ejecuta. Si la programación es secuencial, terminar la ejecución del método el control continúa en la instrucción que sigue al envío del mensaje.

9. Estructura de un programa en Java class Control{ publicstaticvoid main(String a[]){ float p; PresionArterialobj = new PresionArterial (100,60); p = obj.obtenerPresionPulso(); } } classPresionArterial{ //Atributos de instancia privatefloatmaxima; privatefloatminima; … publicfloatobtenerPresionPulso(){ returnmaxima-minima; } }

10. Estructura de un programa en Java Una clase puede pensarse como un PROVEEDOR de servicios. Cada servicio va a ser usadodesde una clase CLIENTE. Entre la clase CLIENTE y la clase PROVEEDORA se establece un contrato a través de las responsabilidades que asume cada una. Un mismo problema puede modelarse de maneras diferentes. En cada diseño alternativo la asignación de responsabilidades puede variar.

11. La interface de una clase La clase CLIENTE solo conoce la interface de la clase PROVEEDORA. CLIENTE PROVEEDOR DE SERVICIOS interface La programación orientada a objetos propone que la interface de una clase esté constituida únicamente por un conjunto de servicios (constructores y métodos). Los atributos quedan encapsulados.

12. Encapsulamiento El encapsulamiento es un mecanismo que permite la definición de módulos de software que pueden ser utilizados como “cajas negras”, esto es, sabiendo qué hacen sin saber cómo lo hacen. Esto es, el programador escribe el código de la clase PresionArterial a partir de su especificación y diseño, sin conocer conocer la especificación y diseño del resto del sistema. El programador de la clase que usa a PresionArterial, conoce su interface, pero no la implementación.

13. Encapsulamiento Así, el encapsulamiento permite esconder los detalles de la implementación de un módulo, de modo que sus clientes sólo conozcan su funcionalidad. Si cambian la implementación de un módulo, en tanto no cambie su funcionalidad, los módulos que lo usan no se verán afectados. Se reducen así las dependencias entre diferentes unidades de software, de modo que estos son más fáciles de leer, verificar y modificar.

14. Encapsulamiento Modificadores de Acceso En Java los modificadores de acceso determinan el nivel de encapsulamiento. Un miembro que se declara privado sólo puede ser usado dentro de la misma clase. Si un miembro se define como público es visible desde el exterior de la clase. Declararemos como privados los atributos. Declararemos como públicos los métodos que estén especificados en el diagrama de clases. Los métodos auxiliares los definiremos como privados. Introducción a la ProgramaciónOrientada a Objetos

15. La presión arteriales la fuerza de presiónejercidapor la sangrecirculantesobrelasarterias y constituyeuno de los principalessignosvitalesde un paciente. Se midepormedio de un esfigmomanómetro, queusa la altura de unacolumna de mercurio para reflejar la presión de circulación. Los valores de la presiónsanguínea se expresan en kilopascales (kPa) o en milímetros del mercurio (mmHg). Para convertir de milímetro de mercurio a kilopascales el valor se multiplicapor 0,13. Caso de Estudio: Presión Arterial

16. Caso de Estudio: Presión Arterial La presiónsistólica  se define como el máximo de la curva de presión en lasarterias y ocurrecerca del principio del ciclocardíacodurante la sístole o contracción ventricular; la presióndiastólicaes el valor mínimo de la curva de presión en la fase de diástole o relajación ventricular del ciclocardíaco. La presión de pulsorefleja la diferencia entre laspresionesmáxima y mínimamedidas. Estasmedidas de presión no son estáticas, experimentanvariacionesnaturales entre un latido del corazón a otro y a través del día y tienengrandesvariaciones de un individuo a otro.

17. Caso de Estudio: Presión Arterial Lahipertensión se refiere a la presiónsanguíneaqueesanormalmentealta, y se puedeestablecer un umbral para la máxima y otro para la mínimaquepermitanconsiderarunasituación de alarma.

18. Caso de Estudio: Presión Arterial PresionArterial <<atributos de clase>> umbralMax,umbralMin:real <<atributos de instancia>> maxima,minima:real <<Constructores>>PresionArterial(ma,mi:real) <<Consultas>> obtenerUmbralMax():realobtenerUmbralMin():real obtenerMaximaMM():real obtenerMinimaMM():real obtenerMaximaHP():real obtenerMinimaHP().realobtenerPresionPulso():real alarmaHipertension():boolean requiere ma > mi PresionPulso: máxima-mínima Alternativa 1 alarmaHipertensión: maxima>umbralMax o minima>umbralMin Requiere máxima > mínima y ambos mayores a 0. Los valores están expresados en milímetros de mercurio.

19. Caso de Estudio: Presión Arterial classPresionArterial{ } /*Valores representados el milímetros de mercurio*/ //Atributos de clase privatestatic final floatumbralMax=120; privatestatic final floatumbralMin=80; //Atributos de instancia privatefloatmaxima; privatefloatminima; //Constructor publicPresionArterial(floatma,floatmi){ //Requiere ma > mi maxima = ma; minima = mi; } Alternativa 1

20. Caso de Estudio: Presión Arterial Alternativa 1 classPresionArterial{ … } //Consultas publicfloatobtenerMaximaMM(){ returnmaxima; } publicfloatobtenerMinimaMM(){ returnminima; } publicdoubleobtenerMaximaHP(){ //Convierte a hectopascales returnmaxima*0.13; } publicdoubleobtenerMinimaHP(){ //Convierte a hectopascales returnminima*0.13; }

21. Caso de Estudio: Presión Arterial PresionArterial <<atributos de clase>> umbralMax,umbralMin:real <<atributos de instancia>> maxima,minima:real <<Constructores>>PresionArterial(ma,mi:real) <<Consultas>> obtenerUmbralMax():realobtenerUmbralMin():real obtenerMaximaMM():real obtenerMinimaMM():real obtenerMaximaHP():real obtenerMinimaHP().realobtenerPresionPulso():real alarmaHipertension():boolean requiere ma > mi PresionPulso: máxima-mínima Alternativa 2 alarmaHipertensión: maxima>umbralMax o minima>umbralMin Requiere máxima > mínima y ambos mayores a 0. Los valores están expresados en hectopascales.

22. Caso de Estudio: Presión Arterial classPresionArterial{ } /*Valores representados en hectopascales*/ //Atributos de clase privatestatic final floatumbralMax=15.6; privatestatic final floatumbralMin=10.4; //Atributos de instancia privatefloatmaxima; privatefloatminima; //Constructor publicPresionArterial(floatma,floatmi){ //Requiere ma > mi maxima = ma; minima = mi; } Alternativa 2

23. Caso de Estudio: Presión Arterial Alternativa 2 classPresionArterial{ … } //Consultas publicfloatobtenerMaximaMM(){ //Convierte a milímetros de mercurio returnmaxima/0.13; } publicfloatobtenerMinimaMM(){ //Convierte a milímetros de mercurio returnminima/0.13; } publicdoubleobtenerMaximaHP(){ returnmaxima; } publicdoubleobtenerMinimaHP(){ returnminima; }

24. Caso de Estudio: Presión Arterial La clase tester classtestPresion { publicstaticvoidmain (String a[]){ PresionArterialmDia; PresionArterialmNoche; mDia = new PresionArterial (115,60); mNoche = new PresionArterial (110,62); float max1 = mDia.obtenerMaximaHP(); float max2 = mNoche.obtenerMaximaHP(); System.out.println("Maxima de la mañana "+max1); System.out.println ("Maxima de la noche "+max2); } } La claseClientenecesita saber conocerlasunidades en el momentoquecrea el objeto.

25. Caso de Estudio: Presión Arterial La clase tester La ejecución del programa va a comenzar con la ejecución del método main. Las instrucciones: PresionArterialmDia; PresionArterialmNoche; Declaran dos variables de clasePresionArterial • mDia= new PresionArterial (115,60); • mNoche= new PresionArterial (110,62); Crean dos objetos de clase PresionArterial

26. Caso de Estudio: Presión Arterial La clase tester La instrucción: float max1 = mDia.obtenerMaximaHP(); envía el mensaje obtenerMaximaHP() al objeto ligado a la variable mDia. El mensaje provoca la ejecución del método provisto por la clase y retorna un valor de tipo floatque se asigna a la variable max1.

27. Caso de Estudio: Presión Arterial Objetos y Referencias La declaración: PresionArterialmDia; Puede graficarse a través de un diagrama de objetos: mDia El valorde una variablemDia es una referencia nula.

28. Caso de Estudio: Presión Arterial Objetos y Referencias La creación de un objeto: mDia = new PresionArterial(95,60); Puede graficarse como: :PresionArterial maxima = 95 minima =60 mDia //Constructor publicPresionArterial(floatma,floatmi){ //Requiere ma > mi maxima = ma; minima = mi; }

29. Caso de Estudio: Presión Arterial Objetos y Referencias Una variable declarada de una clase mantiene una referencia al estado internode un objeto de su clase. La estructura de este bloque de memoria, esto es, la estructura del estado interno, depende de las variables de instancia. En este ejemplo la variable mDia mantiene una referencia a un objeto de clase PresionArterial. El estado interno del objeto ligado a la variable mDiaestá formado por los atributos maxima y minima.

30. Caso de Estudio: Presión Arterial Objetos y Referencias PresionArterialmDia; mDia= new PresionArterial(95,60); • Reserva una celda de memoria para la variable mDia • Reserva un espacio en memoria para mantener el estado interno un objeto de software de clase PresionArterial • Almacena la dirección del objeto de software en la variable mDia. • Invoca al constructor e inicializa el estado interno de acuerdo al código del constructor.

31. Caso de Estudio: Presión Arterial Objetos y Referencias Las declaraciones de las variables: PresionArterialmDia,mTarde; PresionArterialmNoche; mDia mTarde mNoche Reserva tres celdas de memoria que mantendrán referencias no ligadas.

32. Caso de Estudio: Presión Arterial Objetos y Referencias La creación de los objetos modifica el diagrama: mDia= new PresionArterial (95,60); mNoche= new PresionArterial (98,61); :PresionArterial maxima = 95 minima =60 mDia mTarde :PresionArterial maxima = 98 minima =61 mNoche

33. Caso de Estudio: Presión Arterial Objetos y Referencias La asignación modifica nuevamente el diagrama: mTarde= mDia; :PresionArterial maxima = 95 minima =60 mDia mTarde :PresionArterial maxima = 98 minima =61 mNoche

34. Caso de Estudio: Presión Arterial Identidad Las mDiay mTardereferencian a un mismo objeto, tienen entonces una misma identidad. :PresionArterial maxima = 95 minima =60 mDia mTarde :PresionArterial maxima = 98 minima =61 mNoche

35. Caso de Estudio: Presión Arterial Identidad e Igualdad El operador relacional aplicado a variables de tipo clase, compara por identidad. :PresionArterial maxima = 95 minima =60 mDia mTarde :PresionArterial maxima = 98 minima =61 mNoche (mTarde == mDia) true

36. Caso de Estudio: Presión Arterial Identidad e Igualdad PresionArterialoDia, oNoche; oDia= new PresionArterial (100,70); oNoche= new PresionArterial (100,70); :PresionArterial maxima = 100 minima =70 oDia :PresionArterial maxima = 100 minima =70 oNoche (oDia == oNoche) false

37. Caso de Estudio: Presión Arterial Identidad e Igualdad PresionArterialoDia, oNoche; oDia= new PresionArterial (100,70); oNoche= new PresionArterial (100,70); :PresionArterial maxima = 100 minima =70 oDia :PresionArterial maxima = 100 minima =70 oNoche if((oDia.obtenerMinimaMM()==oNoche.obtenerMinimaMM() &&(oDia.obtenerMaximaMM()==oNoche.obtenerMaximaMM()))

38. Caso de Estudio: Presión Arterial Identidad e Igualdad classtestPresion { publicstaticvoidmain (String a[]){ int m1,m2,m3,m4; //Lectura de valores … PresionArterialoDia,oNoche; oDia = new PresionArterial (m1,m2); oNoche = new PresionArterial (m3,m4); if((oDia.obtenerMinimaMM()==oNoche.obtenerMinimaMM() &&(oDia.obtenerMaximaMM()==oNoche.obtenerMaximaMM())) System.out.println(“No hay variación”); else System.out.println(“Hay variación”); } }

39. Caso de Estudio: Presión Arterial Identidad e Igualdad classtestPresion { publicstaticvoidmain (String a[]){ int m1,m2,m3,m4; //Lectura de valores … PresionArterialoDia,oNoche; oDia = new PresionArterial (m1,m2); oNoche = new PresionArterial (m3,m4); if(oDia.equals(oNoche)) System.out.println(“No hay variación”); else System.out.println(“Hay variación”); } }

40. Caso de Estudio: Presión Arterial Identidad e Igualdad classPresionArterial{ … //Atributos de instancia privatefloatmaxima; privatefloatminima; … publicbooleanequals (PresionArterial p){ booleanig; ig = maxima == p.obtenerMaximaMM() && minima == p.obtenerMinimaMM(); returnig; } }

41. Caso de Estudio: Presión Arterial Identidad e Igualdad classPresionArterial{ … //Atributos de instancia privatefloatmaxima; privatefloatminima; … publicbooleanequals (PresionArterial p){ returnmaxima == p.obtenerMaximaMM() && minima == p.obtenerMinimaMM(); } }

42. Administración de Memoria en ejecución Cuando se declara una variable se establece su nombre, su tipo y su alcance. El tipo determina el conjunto de valores que la variable puede tomar y el conjunto de operaciones en las que puede participar. El alcance determina su tiempo de vida y el segmento del programa en el cual la variable es visible y puede ser usada. El compilador utiliza el tipo y el alcance para realizar chequeos que permiten prevenir algunos errores. En Java una variable puede ser de tipo elemental o de tipo clase.

43. Administración de Memoria en ejecución En ejecución, el valor de una variable de tipo elemental es uno de los valores que corresponde a su tipo. El valor de una variable de tipo clase es una referencia nula o ligada a un objeto. La clase del objeto determina la estructura interna. Cualquiera sea el tipo, los valores de las variables residen en memoria. El programador tiene una visión abstracta de la memoria.

44. Administración de Memoria en ejecución La memoria puede visualizarse como una secuencia de celdas cada una de las cuales tiene asociado una dirección y un contenido. dirección contenido

45. Administración de Memoria en ejecución Tanto la dirección como el contenido son secuencias de bits (0 y 1). El contenido de una celda mantiene un valor y también el tipo de ese valor. La misma secuencia de bits va a interpretarse diferente según el tipo. El contenido de una celda puede ser la dirección de otra celda en memoria. Dos celdas pueden coincidir en su contenido, pero no en la dirección. En la memoria residen no sólo los datos sino también las instrucciones.

46. Administración de Memoria en ejecución El programador define variables y expresiones que utilizan estás variables de manera consistente, pero el manejo de memoria es transparente para él. No necesita conocer la representación interna de cada tipo, ni como se administra la memoria. Cuando se crea una variable elemental se reserva espacio en memoria para mantener su valor. Cuando se crea una variable de tipo clase reserva espacio en memoria para mantener una referencia, una dirección a otra celda de memoria. Cuando se crea un objeto se reserva espacio en memoria para mantener el estado interno del objeto.