Lenguajes de Programación Tema 3. Paradigma Orientado a Objetos

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1 Lenguajes de Programación Tema 3. Paradigma Orientado a Objetos
Pedro García López

2 Estudio de caso: Java Lenguaje: Simple Orientado a Objetos Robusto
Arquitectura-neutral (portable) Moderno Tipado estáticamente Semi-interpretado Gran conjunto de bibliotecas Programa Java Java Virtual Machine Java APIs Computadora

3 Máquina virtual La máquina virtual garantiza la portabilidad del código Tipos de aplicaciones java: Standalone (main y maquina virtual) Applets (en la máquina virtual del navegador Servlets J2EE (ejecutados en un servidor de aplicaciones Web) Java para Macintosh Programa Java en Bytecode Programa Java Compilador Java para Windows Java para Linux

4 Aplicaciones de Java Sistemas embebidos Servidor WWW Programación
JINI Sistemas embebidos JavaSpaces Servlets Java Server Pages Servidor Java Server Faces JNI Programación WWW java.* Applets Java Web Start J2ME JavaBeans Java3D Programación gráfica Programación UI Java2D AWT Swing Bases de datos SWT JDBC CORBA Programación distribuida Enterprise JavaBeans RMI

5 Versiones de Java

6 Historia del lenguaje 1991: El proyecto secreto “Green Team” equipado con 13 personas, fue designado por Sun para anticipar y planear las futuras tendencias en el mundo de la informática. Este proyecto a puertas cerradas fue impulsado por Patrick Naughton, Mike Sheridan y James Gosling. 1992: Se presenta Star7: una versión demo funcional de un controlador de un dispositivo de entretenimiento familiar interactivo, con una interfaz de usuario animada en una pantalla sensible al tacto. Estaban tentando a las compañías de cable con la idea de cómo se debían ver sus redes. Era interactivo, y los usuarios podían leer y escribir información en el sistema. Pero las compañías “no querían perder mucho control”. Era demasiado avanzado para la época, y el equipo de desarrollo, que para ese momento ya eran 70, todavía buscaba un mercado al que le pudiese interesar la idea.

7 Historia del lenguaje 1993: Llegó Mosaic como una manera amigable de acceso a la Web, revolucionando la percepción del público. Internet estaba siendo transformada en la misma red que Sun quería convencer a las compañías de cable que deberían estar construyendo. Todas las cosas que querían hacer en general encajaban perfectamente con la forma en que las aplicaciones estaban escritas, entregadas y usadas en Internet. Era simplemente un accidente increible. Y fue obvio desde ese momento que Java y la Web eran una pareja perfecta hecha en el cielo. 1994: El equipo retornó para trabajar en un clon de Mosaic basado en la tecnología Java, al cual llamaron “WebRunner” (en honor a la película Blade Runner) y que luego se difundió oficialmente bajo el nombre de HotJavaTM.

8 Historia del lenguaje 1995: La demo que cambió la historia: “Hollywood conoce Silicon Valley”. Se realiza una demostración del potencial de Java a través de una animación de una molécula. Un mes mas tarde, el equipo estaba preparado para publicar el código binario del navegador en su versión 1.0a, y hacerlo público para descargas públicas y privadas en Internet. Querían que el código fuera testeado por sus amigos y por un grupo mas o menos pequeño de gente de una red informal de desarrolladores. El 22 de Marzo, Lisa Poulson coordinó con el periódico San Jose Mercury News para escribir una historia sobre la tecnología Java basada en el lanzamiento oficial que vendría pronto. El problema: en el artículo se mencionaba un sitio web que todavía ni existía, por lo cual el equipo tuvo que dedicarse a montar un website en pocas horas.

9 Historia del lenguaje Eric Schmidt y George Paolini establecen acuerdos con Marc Andreessen de Netscape para integrar Java technology en el omnipresente Netscape. Deciden revelar dicho acuerdo en esa misma convención, lo cual le dio un giro inesperado al release. Es allí cuando Java se introduce en Internet. Netscape 2.0 introduce la primera JVM (Máquina virtual Java) en un navegador WWW con la filosofía Java: “Write once, run everywhere” 1996: Se libera la versión JDK 1.0. Se realiza la primer conferencia JavaOne developer. Se anuncian las tecnologías JavaBeans y Servlets. Se anuncia el primer compilador Just-In-Time (JIT), la Java Card API y finaliza el año con la JDK 1.1 beta. 1997: Aparece Java 1.1 final. Se anuncia el lanzamiento del JavaBeans Development Kit, el Java Servlet Developers Kit, la JNDI API, los Enterprise Java Beans, y las Java Foundation Classes.

10 Historia del lenguaje 1998: Java 1.2 (Java 2). Plataforma muy madura.
Apoyado por grandes empresas: IBM, Oracle, Inprise, Hewtlett-Packard, Netscape, Sun. VISA anuncia la primera tarjeta inteligente basada en la tecnología Java Card. Se formaliza el Java Community Process. 1999: Java Enterprise Edition. Java comienza a ser una plataforma de desarrollo profesional. Sumado a esto se lanza la J2ME. 2000: Se anuncia el lanzamiento de la API de Java para XML y la J2SE 1.3. 2001: Se publica el catálogo de patrones para J2EE. Se publica Java Web Start 1.0 2002: Se publica el Java Web Services Developer Pack, más la versión 1.4 Beta de J2EE 2004: Se lanza la versión 1.5 de Java conocida como Tiger.

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

12 Palabras reservadas abstract boolean break byte byvalue case cast
catch char class const continue default do double else extends false final finally float for future generic goto if implements import inner instanceof int interface long native new null operator outer package private protected public rest return short static super switch synchronized this throw throws transient true try var void volatile while

13 Tipos Simples

14 Sistema de tipos © 2003 Brooks/Cole - Thomson Learning™

15 Arrays: tipos parametrizables
int lista [] = {1,2,3,4,5}; for (int i = 0; i< lista.length; i++){ lista[i] = lista[i] + 1; System.out.println(lista[i]); } int lista2[] = new int[10]; char lista_char[] = new char[100]; char lista_char2 = {‘a’,’b’,’c’}; Los arrays en Java son de tamaño fijo y solo indexables por enteros (0..size)

16 Bloques

17 Comandos y secuenciadores
if (expressBool) { .... } else { } switch (selector) { case valor1: instrucció1; break; case valor2: ... default: instruccióN; } selector: char,byte,short,int

18 Comandos y Secuenciadores
Bucles FOR: for (<inicialització>; <continuar si ...>;<increment>) for (int i=0; i<10; i++) {...} Bucles DO-WHILE do { ... } while (expressioBooleana); Bucles WHILE while (expressioBooleana) { ... }

19 Clases en Java Lenguaje tipado estáticamente Legible
No separación en fichero interfaz e implementación. Lenguaje semi-interpretado: Máquina Virtual Java + bytecodes Atributos y variables de clase Métodos de instancia y de clase Incluye metaclases (Reflexión)

20 Ejemplo: Cuenta

21 Creación de Objetos Constructores: métodos con el nombre de la clase que no devuelven nada (void). 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(); “

22 Propiedades de clase: static
class Cuenta { private String titular; public static int interes=3; public int setInteres(int cantidadPts) interes= cantidadPts } ¿ Que ocurre ?

23 Propiedades de clase No podemos acceder desde variables de clase a variables de instancia. // Método de clase public static int setInteres(int cantidadPts) { interes= cantidadPts }

24 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.

25 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

26 Visibilidad public protected package private The class itself Si
Clases del mismo paquete  No Subclases de otro paquete  No-subclases de otro paquete

27 Asignación variable = expresión
Un objeto asociado a una variable cambia cuando se evalúa una expresión de asignación. variable = expresión miObjeto= otroObjeto; El operador = no hace una copia del objeto

28 Asignación y cloning Point p = new Point (1,1); Point p2 = p; p2.setLocation(120,120); //Aliasing System.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());

29 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.

30 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         } }

31 Arrays y Clases Cuenta lista_cuentas [] = new Cuenta[10]; O bien:
¿ Qué ocurre si ahora intento hacer lo siguiente ? lista_cuentas[0].ingreso(100);

32 Arrays y clases La inicialización del array no instancia n objetos del tipo establecido !!! Los deja a null por defecto Cuenta lista_cuentas [] = new Cuenta[10]; Cuenta micuenta = new Cuenta(“pedro”); Cuenta sucuenta = new Cuenta(“pepe”); lista_cuentas[0] = micuenta; lista_cuentas[1] = sucuenta; lista_cuentas[0].ingreso(100);

33 Arrays: Tipo parametrizable
int 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];

34 Tipos básicos y clases Tipos Wrapper, una clase por cada tipo básico, permite conversión Clase <-> Tipo primitivo (Integer, Float, Char, Double) int a =1; int b= 2*3; Integer awrap = new Integer(a); int x = awrap.intValue();

35 La clase java.lang.String
Es una clase, pero tiene facilidades con el constructor Si se quiere eficiencia en la concatenación y manejo de cadenas usar StringBuffer. String nombre = new String(“pedro”); Es equivalente a: String nombre = “pedro”; String total = nombre + ” garcia”;

36 Concepto de Metaclase: RTTI
Run Time Type Identification Object Class getClass() Class getFields getMethods getName (...) Cuenta c = new Cuenta(“pedro”); Class miclase = c.getClass(); System.out.println(miclase.getName());

37 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

38 Relaciones entre clases
Composicíón: Tiene - Un

39 Relaciones entre clases
Herencia: Es -Un

40 Clientela Una Cuenta tiene un propietario de tipo Cliente:
Class Cuenta { private Cliente propietario; (…) } Un Banco tiene N cuentas: Class Banco { private Cuenta lista_cuentas[];

41 Herencia en Java public class X extends Y {...}

42 Sintaxis de clase [ ClassModifiers ] class ClassName   [ extends SuperClass ]   [ implements Interface1, Interface2  ...] {   ClassMemberDeclarations } La clase Object this y super

43 La clase Object protected  Object clone()           Creates and returns a copy of this object.  boolean equals(Object obj)           Indicates whether some other object is "equal to" this one.protected   void finalize()           Called by the garbage collector on an object when garbage collection determines that there are no more references to the object.  Class getClass()           Returns the runtime class of an object String toString()           Returns a string representation of the object.

44 Object Todas las clases heredan de Object
Class Cuenta [extends Object] Se pueden redefinir los métodos equals, clone y toString. Hay que tener mucho cuidado al comparar objetos entre si, no es igual que comparar tipos básicos: int x = 3; int y = 5; if (x ==y) then (…) Cuenta c = new Cuenta(“pedro”); Cuenta d = new Cuenta(“pepe); if (c ==d) then (…) NO !!!!

45 Ejemplo Class Coche { private String marca; private int precio;
public Coche (String marca, int precio){ this.marca = marca; this.precio = precio; } public int getPrecio(){ return precio;

46 Ejemplo public String getMarca(){ return marca; }
public boolean equals (Object obj){ Coche otro = (Coche) obj; return (otro.getPrecio()==this.precio)&&(otro.getMarca().equals(this.marca);

47 Ejemplo protected Object clone(){ return new Coche (marca, precio); }
public String toString (){ return “(“+marca+”,”+precio+”)”;

48 Ejemplo public static void main (String args[]){
Coche micoche = new Coche (“bmw”,100); Coche otrocoche = new Coche (“seat”,10); if (micoche.equals(otrocoche)) System.out.println(“iguales”); System.out.println(micoche); }

49 Tipos de herencia Para referirse a la instancia actual usamos this y para referirnos a nuestra clase padre usamos super. Herencia de redefinición de métodos Refinamiento Reemplazo Herencia abstracta Herencia de interfaces

50 Ejemplo: La granja de animales

51 Herencia de reemplazo

52 Herencia de refinamiento

53 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(); }

54 Ejemplo herencia abstracta

55 Cuidado con la herencia abstracta !
Si la clase Animal tiene aunque sea un método abstracto entonces es ua clase abstracta: Animal mianimal = new Animal (); ERROR !!!! No podemos instanciar una clase abstracta !! ¿ Qué pasaría si hacemos :? mianimal.habla(); Si una clase hereda de una clase abstracta ha de implementar los métodos abstractos de la clase padre, o será también abstracta

56 Polimorfismo Tipo estático: Tipo dinámico:
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 Ejemplo: A E D C B F 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}

57 p:POLIGONO; r:RECTANGULO
Conexión polimorfa (POLIGONO) p (antes) (después) (RECTANGULO) r  p:POLIGONO; r:RECTANGULO Cuando el origen y el destino tiene tipos diferentes: a) asignación: p = r; p es una entidad polimorfa b) paso de parámetros: comer (Animal a ) f es una rutina polimorfa, me puedo comer cualquier animal (perro, gato, …) Sólo se permite para entidades destino de tipo referencia

58 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}

59 Ejemplo polimorfismo

60 Ejemplo polimorfismo (2)

61 Polimorfismo Animal a = new Animal(); Perro p; a = p; Object x;
Perro p = new Perro(); x = p; Perro p2 = (Perro) x;

62 Polimorfismo y castings
Object list [] = new Object[3]; String s = “lala”; Perro p = new Perro(); list[0] = s; list[1] = p; Object x = list[0]; Perro p2 = (Perro) list[1];

63 Polimorfismo Object list [] = new Object[3];
Integer i1 = new Integer(3); int z = 74; Integer i2 = new Integer(4); list[0] = i1; list[1] = i2; Object x = list[0]; Integer r2 = (Integer) list[1]; int resul = z2.intValue();

64 Interfaces interface Persona interface Perro { { public void habla();
Son clases en las que todos las propiedades son estáticas y finales y todos los métodos son abstractos. Permiten la herencia múltiple, y separación de especificación e implementación. Se aplican las mismas reglas que la herencia de clases en las asignaciones polimórficas interface Persona { public void habla(); } interface Perro { public void ladra(); }

65 Interfaces y herencia public class Mutante implements Persona, Perro {
public void habla() { System.out.println(“Soy una persona”); } public void ladra() { System.out.println(“GUAU”);

66 Interfaces y polimorfismo
Mutante m = new Mutante(); Persona p = m; p.habla(); Perro p = m; m.ladra();

67 Interfaces class Prueba { public static void ladra (Perro p)
{ p.ladra(); public static void habla(Persona p) { p.habla() }

68 Interfaces Mutante m = new Mutante(); Prueba.habla(m);
Prueba.ladra(m); No podemos instanciar una interface, pero si asignarle una instancia de una clase que implemente esta interface: Persona p = new Mutante;

69 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”.

70 Excepciones Java Puede suceder algo inesperado como que:
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

71 Excepciones Java Las excepciones son objetos. Hay dos tipos:
Comprobadas No comprobadas Necesidad de definir subclases de Exception o RunTimeException.

72 Jerarquía de Tipos de Excepciones Java
Object Throwable Exception Error RunTimeException Comprobadas No comprobadas

73 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

74 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?

75 Uso de Excepciones Comprobadas
public class ClaveNoExiste extends Exception { public ClaveNoExiste() { super(); } } // método en TablaHash public 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 {...}

76 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.

77 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.

78 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

79 Excepciones en Java try{ //sentencias }catch (TipoExcepcion1 e){
¡Una excepción es un objeto! -Se evalúan en orden - Sólo se ejecuta una try{ //sentencias }catch (TipoExcepcion1 e){ //manejar excepción }catch (TipoExcepcion2 e){ } ... finally{ //sentencias que se ejecutan SIEMPRE //salte o no una excepción } Ej: cerrar ficheros

80 Ejemplos public static int factorial (int n) throws NonPositiveException { if (n<=0) throw new NonPositiveException (“Num.factorial”); … } try { Num.factorial(y); } catch (NonPositiveException e) { … }

81 Ejemplos public 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?

82 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

83 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 a int 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; }

84 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 false return true; }

85 Ejemplo código genérico
java.util.Collection

86 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()

87 Iteradores 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()); } }

88 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]

89 Estructuras de datos polimorfas
Contiene objetos de diferentes clases Ejemplo: Array con cualquier variante de Figura Figura conjFig = new Figura[10]; 1 2 3 4 conjFig p= new Poligono(); r = new Rectangulo(); c = new Circulo();. t = new Triangulo(); conjFig[0]=p; conjFig[0]=r; conjFig[0]=c; conjFig[0]=t;

90 Estructuras polimorfas y código genérico
public void dibujarFiguras() { for (int i=0;i<conjFig.length;i++) conjFig[i].dibujar(); }

91 Ejemplo colecciones

92 Ejemplo HashMap

93 Ejemplo Código genérico
java.util.Comparator  int compare(Object o1, Object o2)           Compares its two arguments for order. Returns a negative integer, zero, or a positive integer as the first argument is less than, equal to, or greater than the second. boolean equals(Object obj)           Indicates whether some other object is "equal to" this Comparator. java.util.Collections static void sort (List list, Comparator c)           Sorts the specified list according to the order induced by the specified comparator.

94 Ejemplo

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