Clases y objetos
En la programación orientada a objetos, POO, el problema a resolver se modela mediante componentes de código llamados objetos que son abstracciones de los objetos, animados e inanimados, del mundo real. Una abstracción es una representación parcial de los atributos y comportamiento de un objeto real. Los atributos son las características que definen al objeto y el comportamiento representa lo que el objeto sabe hacer, su funcionalidad. El comportamiento de un objeto es modelado por piezas de código llamados métodos. Los atributos y comportamiento representados por el objeto son los que son relevantes al problema que se está modelando. Una clase es la clasificación de los objetos que son relevantes para representar el problema en grupos de objetos que compartan el mismo tipo de atributos y métodos. La lista de atributos y métodos de cada grupo de objetos (un grupo podría estar formada por un sólo objeto) se conoce como una clase, esto es, una clase son los atributos y métodos comunes a un grupo de objetos. Una clase constituye una plantilla con la que se construyen objetos.Atributos
Los atributos son las características individuales que diferencian un objeto de otro y determinan su apariencia, estado u otras cualidades. Los atributos se guardan en variables denominadas de instancia, y cada objeto particular puede tener valores distintos para estas variables. Las variables de instancia también denominados miembros dato, son declaradas en la clase, pero sus valores son fijados y cambiados en el objeto. Además de las variables de instancia hay variables de clase, las cuales se aplican a la clase y a todas sus instancias. Por ejemplo, el número de ruedas de un automóvil es el mismo cuatro, para todos los automóviles.Métodos
El método o el comportamiento de los objetos de una clase se implementa mediante funciones miembro o métodos. Un método es un conjunto de instrucciones que realizan una determinada tarea y son similares a las funciones de los lenguajes estructurados. Del mismo modo que hay variables de instancia y de clase, también hay métodos de instancia y de clase. En el primer caso, un objeto llama a un método para realizar una determinada tarea, en el segundo, el método se llama desde la propia clase.Los constructores
Un objeto de una clase se crea llamando a una función especial denominada constructor de la clase. El constructor se llama de forma automática cuando se crea un objeto, para situarlo en memoria e inicializar los miembros dato declarados en la clase. El constructor tiene el mismo nombre que la clase. Lo específico del constructor es que no tiene tipo de retorno. class Rectangulo{
int x;
int y;
int ancho;
int alto;
Rectangulo(int x1, int y1, int w, int h){
x=x1;
y=y1;
ancho=w;
alto=h;
}
}
El constructor recibe cuatro números que guardan los parámetros x1, y1, w y h, y con ellos inicializa los miembros dato x, y, ancho y alto.
Una clase puede tener más de un constructor. Por ejemplo, el siguiente constructor crea un rectángulo cuyo origen está en el punto (0, 0).
class Rectangulo{
int x;
int y;
int ancho;
int alto;
Rectangulo(int w, int h){
x=0;
y=0;
ancho=w;
alto=h;
}
}
Este constructor crea un rectángulo de dimensiones nulas situado en el punto (0, 0). class Rectangulo{
int x;
int y;
int ancho;
int alto;
Rectangulo(){
x=0;
y=0;
ancho=0;
alto=0;
}
}
Modelado UML
El término “lenguaje” ha generado bastante confusión respecto a lo que es UML. En realidad, el término lenguaje quizás no es el más apropiado, ya que no es un lenguaje propiamente dicho, sino una serie de normas y estándares gráficos respecto a cómo se deben representar los esquemas relativos al software. Mucha gente piensa por confusión que UML es un lenguaje de programación y esta idea es errónea: UML no es un lenguaje de programación. Como decimos, UML son una serie de normas y estándares que dicen cómo se debe representar algo. UML es una herramienta propia de personas que tienen conocimientos relativamente avanzados de programación y es frecuentemente usada por analistas funcionales (aquellos que definen qué debe hacer un programa sin entrar a escribir el código) y analistas-programadores (aquellos que, dado un problema, lo estudian y escriben el código informático para resolverlo en un lenguaje como Java, C#, Python o cualquier otro). Por tanto, si estás dando tus primeros pasos en programación, te recomendaríamos que te olvides de UML hasta que tengas unos conocimientos mínimos como uso de condicionales, bucles, y conocimiento de la programación orientada a objetos. Esto es solo una recomendación, en realidad prácticamente cualquier persona puede usar UML, incluso podría usarse para realizar esquemas o documentación de procesos que no tengan que ver con la informática.
Modelo de clases en UML
Un diagrama de clases sirve para visualizar las relaciones entre las clases que involucran el sistema, las cuales pueden ser asociativas, de herencia, de uso y de contenimiento.Un diagrama de clases este compuesto por los siguientes elementos:
Clase: atributos, métodos y visibilidad.
Relaciones: Herencia, Composición, Agregación, Asociación y Uso.
Elementos:
Clase.- Es la unidad básica que encapsula toda la información de un Objeto (un objeto es una instancia de una clase). A través de ella podemos modelar el entorno en estudio (una Casa, un Auto, una Cuenta Corriente, etc.). En UML, una clase es representada por un rectángulo que posee tres divisiones:
En donde:
- Superior: Contiene el nombre de la Clase
- Intermedio: Contiene los atributos (o variables de instancia) que caracterizan a la Clase (pueden ser private, protected o public).
- Inferior: Contiene los métodos u operaciones, los cuales son la forma como interactúa el objeto con su entorno (dependiendo de la visibilidad: private, protected o public).
Ejemplo:
Una Cuenta Corriente que posee como característica:
- Balance
Puede realizar las operaciones de:
- Depositar
- Girar
- Balance
El diseño asociado es:
Atributos y Métodos:
Atributos: Los atributos o características de una Clase pueden ser de tres tipos, los que definen el grado de comunicación y visibilidad de ellos con el entorno, estos son:
- public (+, ): Indica que el atributo será visible tanto dentro como fuera de la clase, es decir, es accesible desde todos lados.
- private (-, ): Indica que el atributo sólo será accesible desde dentro de la clase (sólo sus métodos lo pueden acceder).
- protected (#, ): Indica que el atributo no será accesible desde fuera de la clase, pero si podrá ser accedido por métodos de la clase además de las subclases que se deriven (ver herencia).
Métodos: Los métodos u operaciones de una clase son la forma en como ésta interactúa con su entorno, éstos pueden tener las características:
- public (+, ): Indica que el método será visible tanto dentro como fuera de la clase, es decir, es accesible desde todos lados.
- private (-, ): Indica que el método sólo será accesible desde dentro de la clase (sólo otros métodos de la clase lo pueden acceder).
- protected (#, ): Indica que el método no será accesible desde fuera de la clase, pero si podrá ser accedido por métodos de la clase además de métodos de las subclases que se deriven (ver herencia).
Relaciones entre Clases:
Ahora ya definido el concepto de Clase, es necesario explicar cómo se pueden interrelacionar dos o más clases (cada uno con características y objetivos diferentes). Antes es necesario explicar el concepto de cardinalidad de relaciones: En UML, la cardinalidad de las relaciones indica el grado y nivel de dependencia, se anotan en cada extremo de la relación y éstas pueden ser:- uno o muchos: 1..* (1..n)
- 0 o muchos: 0..* (0..n)
- número fijo: m (m denota el número).
Variables y métodos estáticos
Cuando creamos varias instancias de una misma clase, cada instancia tiene su propia copia de cada atributo. Sin embargo, hay ocasiones en las que deseamos que de un atributo de una clase sólo haya una copia y que todas las instancias de esa clase compartan ese atributo. En esos casos debemos declarar al atributo como estático usando el modificador static. La sintaxis para un atributo estático es la siguiente:[modificadorAcceso] static tipo nomAtributo
A un atributo puede aplicarse los modificadores static y final al mismo tiempo. Por ejemplo, el atributo PI de la clase Math:
public final class Math
{ public static final double PI = 3.141592653589793d;
...
}
No se requiere instanciar una clase para usar sus atributos estáticos. Podemos acceder a un atributo estático mediante la siguiente sintaxis:
nomClase.nomAtributoEstatico
Por ejemplo, en el siguiente código note que no se creo un objeto del tipo Math para acceder a su atributo PI:
area = Math.PI*radio*radio;
Una clase también puede tener métodos estáticos. Un método estático se declara con el modificador static, usando la siguiente sintaxis:
[modificadorAcceso] static tipo nomMétodo(lista de parámetros) {
declaraciones de variables locales
sentencias
}
Encapsulación:
La encapsulación Se refiere a la capacidad de agrupar y condensar en un entorno con límites bien-definidos distintos elementos. Cuando hablemos de encapsulación en general siempre nos referiremos, pues, a encapsulación abstracta. De manera informal, primero generalizamos (la abstracción) y luego decimos: la generalización está bien, pero dentro de un cierto orden: hay que poner límites (la encapsulación), y dentro de esos límites vamos a meter, a saco, todo lo relacionado con lo abstraído: no sólo datos, sino también métodos, comportamientos, etc. Por un lado, es una abstracción pues, de acuerdo con la definición establecida anteriormente, es en ésta donde se definen las propiedades y atributos genéricos de determinados objetos con características comunes (recordemos el ejemplo de la sala de cine). La Clase es, por otro lado, una encapsulación porque constituye una cápsula o saco que encierra y amalgama de forma clara tanto los datos de que constan los objetos como los procedimientos que permiten manipularlos. Las Clases se constituyen, así, en abstracciones encapsuladas. La encapsulación También conocida como ocultamiento. Cuando me acuesto a ver televisión no me preocupo del modo como éste funciona, o lo que hace para cambiar de canal o aumentar el volumen. A menos que seas experto en electrónica o técnico en televisores, te pasará lo mismo: no lo sabes y no te importa; sólo sabes que al presionar un botón ocurre la magia. La encapsulación se encarga de mantener ocultos los procesos internos que necesita para hacer lo que sea que haga, dándole al programador acceso sólo a lo que necesita. Esto da dos ventajas iniciales: Lo que hace el usuario puede ser controlado internamente (incluso sus errores), evitando que todo colapse por una intervención indeseada (tú no quieres que tu mamá, que no tiene ni idea de electrónica, abra tu televisor y empiece a jugar con los circuitos para cambiar los canales manualmente ¿verdad?). La segunda ventaja es que, al hacer que la mayor parte del código esté oculto, puedes hacer cambios y/o mejoras sin que eso afecte el modo como los usuarios van a utilizar tu código. Sólo tienes que mantener igual la forma de acceder a él (en el caso del control de la tele, que los botones sigan siendo los mismos y que el botón de “apagado” no cambie el volumen). Por cierto, estas puertas de acceso que das a los usuarios son lo que se conoce como interfaz. La encapsulación define los niveles de acceso para elementos de esa clase. Estos niveles de acceso definen los derechos de acceso para los datos, permitiéndonos el acceso a datos a través de un método de esa clase en particular, desde una clase heredada o incluso desde cualquier otra clase. Existen tres niveles de acceso:- público: funciones de toda clase pueden acceder a los datos o métodos de una clase que se define con el nivel de acceso público. Este es el nivel de protección de datos más bajo
- protegido: el acceso a los datos está restringido a las funciones de clases heredadas, es decir, las funciones miembro de esa clase y todas las subclases
- privado: el acceso a los datos está restringido a los métodos de esa clase en particular. Este es nivel más alto de protección de datos
Clases Envolventes
Java es un lenguaje de programación orientado a objetos. Un programa Java debe contener objetos y las operaciones entre ellos. La única excepción a esto en un programa Java son los tipos de datos primitivos (int, double, char, etc.)Los tipos de datos primitivos no son objetos pero en ocasiones es necesario tratarlos como tales. Por ejemplo, hay determinadas clases que manipulan objetos (ArrayList, HashMap, …). Para poder utilizar tipos primitivos con estas clases Java provee las llamadas clases envolventes también llamadas clases contenedoras o wrappers. Cada tipo primitivo tiene su correspondiente clase envolvente:
| Tipo primitivo | Clase Envolvente |
| byte | Byte |
| short | Short |
| int | Integer |
| long | Long |
| float | Float |
| double | Double |
| char | Character |
| boolean | Boolean |
Estas clases proporcionan métodos que permiten manipular el tipo de dato primitivo como si fuese un objeto.
Clase Integer
En la siguiente tabla aparecen algunos métodos de la clase Integer. El resto de clases envolventes correspondientes a tipos primitivos numéricos tienen métodos similares.| Integer(int valor) Integer(String valor) | Constructor a partir de un int Integer n = new Integer (20); Constructor a partir de un String String s = "123456"; Integer a = new Integer(s); |
| int intValue () float floatValue () double doubleValue() … | Devuelve el valor equivalente Integer n = new Integer (30); int x = n.intValue(); double y = n.doubleValue(); |
| int parseInt(String s) | Método estático que devuelve un int a partir de un String. String s = "123456"; int z = Integer.parseInt(s); |
| String toBinaryString(int i) String toOctalString(int i) String toHexString(int i) | Métodos estáticos que devuelven un String con la representación binaria, octal o hexadecimal del número. int numero = 12; String binario = Integer.toBinaryString(numero); |
| Integer valueOf(String s) | Método Estático. Devuelve un Integer a partir de un String. Integer m = Integer.valueOf("123"); |
Clase Character
Provee una serie de métodos para manipular los datos de tipo char. En la siguiente tabla aparecen algunos de estos métodos.| Character(char c) | Constructor a partir de un char char car = 'x'; Character a = new Character(car); |
| char charValue() | Devuelve el char equivalente Character n = new Character('q'); char c = n.charValue(); |
| boolean isLowerCase(char ch) boolean isUpperCase(char ch) boolean isDigit(char ch) boolean isLetter(char ch) | Comprueba si es un carácter en minúsculas. Comprueba si es un carácter en mayúsculas. Comprueba si es un dígito (carácter del 0 al 9). Comprueba si es una letra. Todos son estáticos. if(Character.isUpperCase(c)){ ..... } |
| char toLowerCase(char ch) char toUpperCase(char ch) | Devuelve el char en mayúsculas. Devuelve el char en minúsculas. Métodos estáticos. char car = 'u'; System.out.println(Character.toUpperCase(car)); |
| Character valueOf(char c) | Método Estático. Devuelve un Character a partir de un char. Character m = Character.valueOf('a'); |
API de la clase Integer:
http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Integer.html
API de la clase Character:
http://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/lang/Character.html
Fuentes:
http://users.dcc.uchile.cl/~psalinas/uml/modelo.html
http://www.sc.ehu.es/sbweb/fisica/cursoJava/fundamentos/clases1/clases.htm
libro: ITSON programación orientado a objetos/Manuel Domitsu
