Java angel estevan pre
- 1. Desarrollo de software Se tratan diferentes aspectos de Java, desde las aplicaciones hasta los applets a través de numerosos ejemplos. Como herramientas de desarrollo se utilizan Microsoft Visual J++ 6 y JBuilder. La versión tratada del lenguaje es la estándar de Sun Microsystems. Se pretende adiestrar sobre: • Programación Orientada a Objetos. • Construcción de aplicaciones Java. • Creación de applets Java. • Tratamiento de eventos y construcción de interfaces de usuario. • Utilización de Visual J++ 6. • Programación multihilo. • Acceso a ficheros y conexiones a través de Internet. El único requisito es conocer algún lenguaje de programación PROGRAMACIÓN EN JAVA ÁNGEL ESTEBAN
- 3. ADVERTENCIA LEGAL Todos los derechos de esta obra están reservados a Grupo EIDOS Consultoría y Documentación Informática, S.L. El editor prohíbe cualquier tipo de fijación, reproducción, transformación, distribución, ya sea mediante venta y/o alquiler y/o préstamo y/o cualquier otra forma de cesión de uso, y/o comunicación pública de la misma, total o parcialmente, por cualquier sistema o en cualquier soporte, ya sea por fotocopia, medio mecánico o electrónico, incluido el tratamiento informático de la misma, en cualquier lugar del universo. El almacenamiento o archivo de esta obra en un ordenador diferente al inicial está expresamente prohibido, así como cualquier otra forma de descarga (downloading), transmisión o puesta a disposición (aún en sistema streaming). La vulneración de cualesquiera de estos derechos podrá ser considerada como una actividad penal tipificada en los artículos 270 y siguientes del Código Penal. La protección de esta obra se extiende al universo, de acuerdo con las leyes y convenios internacionales. Esta obra está destinada exclusivamente para el uso particular del usuario, quedando expresamente prohibido su uso profesional en empresas, centros docentes o cualquier otro, incluyendo a sus empleados de cualquier tipo, colaboradores y/o alumnos. Si Vd. desea autorización para el uso profesional, puede obtenerla enviando un e-mail fmarin@eidos.es o al fax (34)-91-5017824. Si piensa o tiene alguna duda sobre la legalidad de la autorización de la obra, o que la misma ha llegado hasta Vd. vulnerando lo anterior, le agradeceremos que nos lo comunique al e-mail fmarin@eidos.es o al fax (34)-91-5017824). Esta comunicación será absolutamente confidencial. Colabore contra el fraude. Si usted piensa que esta obra le ha sido de utilidad, pero no se han abonado los derechos correspondientes, no podremos hacer más obras como ésta. © Ángel Esteban, 2000 © Grupo EIDOS Consultaría y Documentación Informática, S.L., 2000 ISBN 84-88457-18-9 Programación en Java Ángel Esteban Responsable editorial Coordinación de la edición Paco Marín (fmarin@eidos.es) Antonio Quirós (aquiros@eidos.es) Autoedición Magdalena Marín (mmarin@eidos.es) Ángel Esteban (aesteban@eidos.es) Grupo EIDOS C/ Téllez 30 Oficina 2 28007-Madrid (España) Tel: 91 5013234 Fax: 91 (34) 5017824 www.grupoeidos.com/www.eidos.es www.LaLibreriaDigital.com
- 5. Índice ÍNDICE................................................................................................................................................... 5 INTRODUCCIÓN A LA POO ........................................................................................................... 11 ¿QUÉ ES LA POO?.............................................................................................................................. 11 OBJETOS ............................................................................................................................................. 12 MENSAJES .......................................................................................................................................... 13 CLASES............................................................................................................................................... 14 HERENCIA .......................................................................................................................................... 14 MÉTODOS ........................................................................................................................................... 15 POLIMORFISMO .................................................................................................................................. 16 SOBRECARGA ..................................................................................................................................... 16 LA LEY DE DEMETER ......................................................................................................................... 16 MODELO DE OBJETOS ......................................................................................................................... 17 RELACIONES ENTRE CLASES .............................................................................................................. 17 VENTAJAS E INCONVENIENTES DE LA POO ....................................................................................... 18 UN EJEMPLO SENCILLO ...................................................................................................................... 19 INTRODUCCIÓN AL LENGUAJE JAVA ...................................................................................... 21 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 21 BREVE HISTORIA DEL LENGUAJE ....................................................................................................... 22 DESCRIPCIÓN DEL LENGUAJE ............................................................................................................. 22 PROGRAMAS EN JAVA: APPLETS Y APLICACIONES ............................................................................ 25 SIMILITUDES Y DIFERENCIAS ENTRE JAVA Y C++ ............................................................................. 26 VERSIONES DEL LENGUAJE ................................................................................................................ 26 ENTORNOS DE DESARROLLO .............................................................................................................. 27 CARACTERÍSTICAS DE LA PLATAFORMA JAVA 2 ............................................................................... 29
- 6. SINTAXIS DEL LENGUAJE JAVA................................................................................................. 33 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 33 IDENTIFICADORES .............................................................................................................................. 33 PALABRAS CLAVE .............................................................................................................................. 35 LITERALES ......................................................................................................................................... 36 Enteros........................................................................................................................................... 36 Coma flotante................................................................................................................................. 37 Booleanos ...................................................................................................................................... 37 Caracteres...................................................................................................................................... 37 Cadenas ......................................................................................................................................... 38 El literal null.................................................................................................................................. 38 OPERADORES ..................................................................................................................................... 38 SEPARADORES.................................................................................................................................... 39 COMENTARIOS ................................................................................................................................... 39 TIPOS DE DATOS EN JAVA .................................................................................................................. 40 Enteros........................................................................................................................................... 40 Coma flotante................................................................................................................................. 41 Booleanos ...................................................................................................................................... 41 Carácter......................................................................................................................................... 41 Cadenas ......................................................................................................................................... 41 Arrays ............................................................................................................................................ 42 EMPAQUETAR TIPOS PRIMITIVOS ....................................................................................................... 43 CONVERSIÓN DE TIPOS DE DATOS ...................................................................................................... 44 BLOQUES Y ÁMBITOS ......................................................................................................................... 45 Bloques .......................................................................................................................................... 45 Ámbitos .......................................................................................................................................... 46 EXPRESIONES ..................................................................................................................................... 46 CLASIFICACIÓN DE OPERADORES ...................................................................................................... 48 Aritméticos..................................................................................................................................... 48 Operadores sobre enteros........................................................................................................... 48 Operadores sobre reales............................................................................................................. 50 Booleanos ...................................................................................................................................... 50 Relacionales................................................................................................................................... 51 Cadena........................................................................................................................................... 51 Asignación ..................................................................................................................................... 52 PRECEDENCIA DE LOS OPERADORES .................................................................................................. 52 CONTROL DE FLUJO............................................................................................................................ 53 If-else ............................................................................................................................................. 53 Switch............................................................................................................................................. 54 For ................................................................................................................................................. 55 While.............................................................................................................................................. 56 Do-while: ....................................................................................................................................... 57 Break, continue y etiquetas............................................................................................................ 57 Return ............................................................................................................................................ 59 Try, catch, finally y throws: ........................................................................................................... 59 POO EN JAVA: OBJETOS................................................................................................................ 61 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 61 OBJETOS ............................................................................................................................................. 61 CREACIÓN DE OBJETOS ...................................................................................................................... 62 Declaración ................................................................................................................................... 62 Instanciación.................................................................................................................................. 63 Inicialización ................................................................................................................................. 64 UTILIZACIÓN DE OBJETOS .................................................................................................................. 64
- 7. DESTRUCCIÓN DE OBJETOS ................................................................................................................ 66 POO EN JAVA: CLASES................................................................................................................... 69 CLASES............................................................................................................................................... 69 DECLARACIÓN DE LA CLASE .............................................................................................................. 70 Superclase de la clase.................................................................................................................... 70 Interfaces de la clase ..................................................................................................................... 70 Modificadores de la clase.............................................................................................................. 71 CUERPO DE LA CLASE. DECLARACIÓN DE ATRIBUTOS ...................................................................... 72 Modificadores ................................................................................................................................ 72 Tipo................................................................................................................................................ 74 Nombre variable ............................................................................................................................ 75 CUERPO DE LA CLASE. IMPLEMENTACIÓN DE MÉTODOS ................................................................... 75 Declaración del método................................................................................................................. 75 Declaración de variables............................................................................................................... 80 Implementación del método........................................................................................................... 80 HERENCIA .......................................................................................................................................... 82 Sustituir la implementación de un método..................................................................................... 84 Ampliar la implementación de un método ..................................................................................... 85 Métodos que una clase heredada no puede redefinir .................................................................... 85 Métodos que una clase heredada tiene que redefinir .................................................................... 86 CLASES ABSTRACTAS......................................................................................................................... 86 POO EN JAVA: OTROS CONCEPTOS .......................................................................................... 89 INTRODUCCIÓN .................................................................................................................................. 89 INTERFACES ....................................................................................................................................... 89 Declaración del interfaz ................................................................................................................ 90 Cuerpo del interfaz ........................................................................................................................ 90 EXCEPCIONES..................................................................................................................................... 91 PAQUETES .......................................................................................................................................... 94 PRINCIPALES PAQUETES DEL LENGUAJE JAVA................................................................................... 98 LA CLASE OBJECT ............................................................................................................................ 100 POO EN JAVA: UN EJEMPLO. RESUMEN DE CONCEPTOS................................................ 103 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 103 DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA.......................................................................................................... 103 UTILIZANDO EL JDK 1.3.................................................................................................................. 104 CREANDO LAS CLASES ..................................................................................................................... 105 APLICACIONES JAVA ................................................................................................................... 111 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 111 INTRODUCCIÓN A VISUAL J++ 6...................................................................................................... 112 INTRODUCCIÓN A JBUILDER 3.5 ...................................................................................................... 117 EL MÉTODO MAIN().......................................................................................................................... 122 LA CLASE SYSTEM ........................................................................................................................... 125 LA CLASE RUNTIME ......................................................................................................................... 128 ALGUNAS CONSIDERACIONES SOBRE VISUAL J++ 6 ....................................................................... 130 CONSIDERACIONES SOBRE JBUILDER .............................................................................................. 135 INTERFACES DE USUARIO EN JAVA: COMPONENTES AWT ........................................... 145 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 145 EL AWT (ABSTRACT WINDOW TOOLKIT) ...................................................................................... 145 UTILIZANDO LOS COMPONENTES DEL AWT.................................................................................... 148 Frame........................................................................................................................................... 148 Cursor.......................................................................................................................................... 149 7
- 8. MenuBar ...................................................................................................................................... 150 Menu ............................................................................................................................................ 150 MenuItem ..................................................................................................................................... 150 CheckboxMenuItem ..................................................................................................................... 150 Dialog .......................................................................................................................................... 152 FileDialog.................................................................................................................................... 153 Container ..................................................................................................................................... 153 Button........................................................................................................................................... 154 Label ............................................................................................................................................ 156 List, Choice .................................................................................................................................. 157 TextField, TextArea ..................................................................................................................... 158 Checkbox, CheckboxGroup ......................................................................................................... 160 ScrollPane.................................................................................................................................... 162 INTERFACES DE USUARIO EN JAVA: GESTORES DE DISEÑO Y EVENTOS................. 165 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 165 GESTORES DE DISEÑO ...................................................................................................................... 165 FlowLayout .................................................................................................................................. 167 BorderLayout............................................................................................................................... 167 CardLayout .................................................................................................................................. 168 GridLayout................................................................................................................................... 170 GridBagLayout ............................................................................................................................ 171 TRATAMIENTO DE EVENTOS EN JAVA .............................................................................................. 173 INTERFACES DE USUARIO EN JAVA: COMPONENTES SWING / CONTENEDORES... 189 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 189 JFC Y SWING ................................................................................................................................... 190 COMPONENTES SWING FRENTE A COMPONENTES AWT.................................................................. 191 CONTENEDORES DE ALTO NIVEL...................................................................................................... 192 JFrame......................................................................................................................................... 197 JDialog, JOptionPane ................................................................................................................. 199 JApplet ......................................................................................................................................... 208 CONTENEDORES INTERMEDIOS ........................................................................................................ 208 JPanel .......................................................................................................................................... 209 JTabbedPane ............................................................................................................................... 212 JToolBar ...................................................................................................................................... 216 JLayeredPane .............................................................................................................................. 217 INTERFACES DE USUARIO EN JAVA: COMPONENTES ATÓMICOS DE SWING ......... 223 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 223 COMPONENTES ATÓMICOS ............................................................................................................... 223 COMPONENTES PARA OBTENER INFORMACIÓN ............................................................................... 225 JButton......................................................................................................................................... 225 JCheckbox.................................................................................................................................... 227 JRadioButton ............................................................................................................................... 229 JComboBox.................................................................................................................................. 231 JMenu .......................................................................................................................................... 233 JSlider.......................................................................................................................................... 238 COMPONENTES PARA MOSTRAR INFORMACIÓN ............................................................................... 242 JLabel .......................................................................................................................................... 242 JToolTip....................................................................................................................................... 245 JProgressBar ............................................................................................................................... 245 COMPONENTES QUE MUESTRAN INFORMACIÓN ESTRUCTURADA.................................................... 247 JColorChooser............................................................................................................................. 247 JFileChooser................................................................................................................................ 252
- 9. INTERFACES DE USUARIO EN JAVA: OTRAS CARACTERÍSTICAS DE SWING........... 257 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 257 EL GESTOR DE DISEÑO BOXLAYOUT ............................................................................................... 257 ESTABLECIENDO EL LOOK & FEEL .................................................................................................. 262 APPLETS DE JAVA: INTRODUCCIÓN A LOS APPLETS....................................................... 269 CONCEPTOS PREVIOS ....................................................................................................................... 269 Internet......................................................................................................................................... 269 URLs y direcciones IP ................................................................................................................. 270 Clientes y Servidores Web ........................................................................................................... 271 HTML........................................................................................................................................... 272 HTTP ........................................................................................................................................... 272 INTRODUCCIÓN A LOS APPLETS DE JAVA ......................................................................................... 272 EL CICLO DE VIDA DE LOS APPLETS ................................................................................................. 282 SEGURIDAD EN LOS APPLETS ........................................................................................................... 285 TRUSTED/UNTRUSTED APPLETS ...................................................................................................... 289 DIFERENCIAS ENTRE APPLETS Y APLICACIONES .............................................................................. 289 LA ETIQUETA APPLET ....................................................................................................................... 290 Codebase ..................................................................................................................................... 291 Code............................................................................................................................................. 291 Alt................................................................................................................................................. 291 Name............................................................................................................................................ 291 Width, Height............................................................................................................................... 291 Align............................................................................................................................................. 291 Vspace, Hspace............................................................................................................................ 292 <PARAM>................................................................................................................................... 292 Etiquetas HTML alternativas ...................................................................................................... 292 APPLETS DE JAVA: UTILIZANDO LOS APPLETS ................................................................. 293 INTERACCIÓN DE LOS APPLETS CON EL NAVEGADOR WEB .............................................................. 293 EVENTOS, GRÁFICOS Y FUENTES EN LOS APPLETS ........................................................................... 303 COMPRESIÓN DE APPLETS ................................................................................................................ 322 COMPONENTES SWING Y APPLETS ................................................................................................... 325 LA CLASE JAPPLET .......................................................................................................................... 327 ASPECTOS AVANZADOS DE JAVA: PROCESOS.................................................................... 331 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................ 331 PROCESOS Y MULTIPROCESO ........................................................................................................... 331 HOLA MUNDO CON HILOS ................................................................................................................ 332 PARALELISMO .................................................................................................................................. 333 UTILIZANDO PROCESOS. EL INTERFAZ RUNNABLE .......................................................................... 337 COORDINANDO LOS PROCESOS ........................................................................................................ 344 Sin derecho preferente................................................................................................................. 344 Con derecho preferente ............................................................................................................... 344 ASPECTOS AVANZADOS DE JAVA: CANALES Y SOCKETS............................................... 345 INTRODUCCIÓN A LOS CANALES ...................................................................................................... 345 CANALES ESTÁNDAR DE ENTRADA/SALIDA ..................................................................................... 346 CANALES DE JAVA.IO ....................................................................................................................... 348 CANALES DE TRANSMISIÓN (DATA SINK STREAMS) .......................................................................... 350 CANALES DE PROCESO (PROCESSING STREAMS)............................................................................... 352 Canales de Filtrado ..................................................................................................................... 353 Canales de buffer......................................................................................................................... 353 Canal de Concatenación.............................................................................................................. 354 Canales de conversión de tipos ................................................................................................... 354 9
- 10. Serialización de Objetos .............................................................................................................. 356 Canal Contador de Líneas........................................................................................................... 357 Canales de impresión .................................................................................................................. 358 Canales de vuelta atrás ............................................................................................................... 359 APLICACIONES CLIENTE/SERVIDOR EN JAVA ................................................................................... 359
- 11. Introducción a la POO ¿Qué es la POO? Las siglas POO se corresponden con Programación Orientada a Objetos, aunque muchas veces las podemos encontrar escritas en inglés OOP (Object Oriented Programming). En este primer capítulo de este curso vamos a tratar de explicar de forma sencilla los principales conceptos y términos que se utilizan dentro de este tipo de programación, es decir, dentro de la Programación Orientada a Objetos. No vamos a entrar en sesudas divagaciones filosóficas respecto a la POO, sino que vamos a definir lo más claramente posible cada uno de los elementos clave que aparecen en la POO para después poder aplicarlos al lenguaje que nos ocupa, es decir, al lenguaje Java. Este tema es muy necesario debido a que el lenguaje Java, como veremos en el siguiente capítulo, es un lenguaje que se basa en la Programación Orientada a Objetos, por lo tanto para conocer el lenguaje Java, es necesario conocer la Programación Orientada a Objetos. La Programación Orientada a Objetos trata de utilizar una visión real del mundo dentro de nuestros programas. La visión que se tiene del mundo dentro de la POO es que se encuentra formado por objetos. Para comprender bien la POO debemos olvidar un poco la Programación Estructurada, que si nos fijamos bien es algo artificial, la POO es una forma de abordar los problemas más natural. Aquí natural significa más en contacto con el mundo real que nos rodea, de esta forma si queremos resolver un problema determinado, debemos identificar cada una de las partes del problema con objetos presentes en el mundo real.
- 12. Programación en Java © Grupo EIDOS En esta definición de POO ya estamos haciendo referencia al elemento clave de la misma: el objeto. El objeto va a ser la modelización de los objetos que nos encontramos en el mundo real, estos objetos los vamos a utilizar en nuestros programas para dar la solución al problema que nos ocupe en cada caso. Objetos Como ya hemos adelantado un objeto es la pieza básica de la POO, es una representación o modelización de un objeto real perteneciente a nuestro mundo, por ejemplo, podemos tener un objeto perro que represente a un perro dentro de nuestra realidad, o bien un objeto factura, cliente o pedido. Los objetos en la vida real tienen todos, dos características: estado y comportamiento. El estado de un objeto viene definido por una serie de parámetros que lo definen y que lo diferencian de objetos del mismo tipo. En el caso de tener un objeto perro, su estado estaría definido por su raza, color de pelo, tamaño, etc. Y el comportamiento viene definido por las acciones que pueden realizar los objetos, por ejemplo, en el caso del perro su comportamiento sería: saltar, correr, ladrar, etc. El comportamiento permite distinguir a objetos de distinto tipo, así por ejemplo el objeto perro tendrá un comportamiento distinto a un objeto gato. Si tomamos un ejemplo que tiene que ver más con el mundo de la informática se pueden ver más claros estos dos conceptos. Si tenemos un objeto pantalla que representa la pantalla de nuestro ordenador, el estado de la misma estaría definido por los siguientes parámetros: encendida o apagada, tamaño, resolución, número de colores, etc.; y su comportamiento podría ser: imprimir, encender, apagar, etc. Los parámetros o variables que definen el estado de un objeto se denominan atributos o variables miembro y las acciones que pueden realizar los objetos se denominan métodos o funciones miembro, y para indicar variables miembro y funciones miembro se utiliza el término general miembro. Si lo comparamos con la programación estructurada podríamos hacer la siguiente aproximación: los atributos o variables miembro serían variables y los métodos o funciones miembro procedimientos y funciones. A partir de ahora y a lo largo de todo el presente curso vamos a utilizar únicamente la nomenclatura de atributos y métodos. Los atributos de un objeto deben encontrarse ocultos al resto de los objetos, es decir, no se va a poder acceder directamente a los atributos de un objeto para modificar su estado o consultarlo. Para acceder a los atributos de un objeto se deben utilizar métodos. Es decir, los métodos exponen toda la funcionalidad del objeto, mientras que los detalles del estado interno del objeto permanecen ocultos. Incluso algunos métodos también pueden permanecer ocultos. El hecho de ocultar la implementación interna de un objeto, es decir, como está construido y de que se compone se denomina encapsulación. La encapsulación es uno de los beneficios y particularidades del paradigma de la Programación Orientada a Objetos. Normalmente un objeto ofrece una parte pública que será utilizada por otros objetos para interactuar entre sí, pero también permanece una parte oculta para encapsular los detalles de la implementación del objeto. Ya se ha dicho que un objeto está compuesto de atributos y métodos. Como la caja negra de un avión, el objeto recubre la información que almacena y solamente podemos obtener la información e indicarle que realiza acciones por medio de lo que comúnmente se denomina interfaz del objeto, que estará constituido por los métodos públicos. 12
- 13. © Grupo EIDOS 1. Introducción a la POO Los datos y la implementación queda oculta a los demás objetos que interaccionan en el programa, lo que favorece enormemente la protección de los datos y las estructuras internas contra las modificaciones externas al objeto. De este modo es mucho más sencillo localizar errores en los programas puesto que cada objeto está altamente especializado, y sólo se encarga de su tarea. Como se puede observar, esto consigue una mayor modularidad, que facilita además el diseño en equipo de programas y la reutilización de clases (componentes) creados por otros desarrolladores. Hemos indicado que la encapsulación es un beneficio que nos aporta la POO, es un beneficio porque permite abstraernos de la utilización de los objetos, es decir, a mí me interesa realizar una determinada tarea con un objeto (por ejemplo imprimir una pantalla o rellenar una factura), pero a mí no me interesa como realiza este proceso internamente el objeto que estoy utilizando. En este momento entra en juego otro concepto importante de la POO y que es la abstracción. La abstracción indica la capacidad de ignorar determinados aspectos de la realidad con el fin de facilitar la realización de una tarea. Nos permite ignorar aquellos aspectos de la realidad que no intervienen en el problema que deseamos abordar, y también nos permite ignorar los aspectos de implementación de los objetos en los pasos iniciales, con lo cual sólo necesitamos conocer qué es lo que hace un objeto, y no cómo lo hace, para definir un objeto y establecer las relaciones de éste con otros objetos. Un objeto lo podríamos representar como dos circunferencias, una interna que permanece oculta al mundo exterior y que contendría todos los detalles de la implementación del objeto, y otra circunferencia concéntrica externa, que representa lo que el objeto muestra al mundo exterior y le permite utilizar para interactuar con él. En la Figura 1 se puede ver dicha representación. La encapsulación ofrecida a través de objetos tienen varios beneficios, entre los que destacan la modularidad y la ocultación de la información. Mediante la modularidad podemos escribir código de manera independiente de cómo se encuentren construidos los diferentes objetos que vamos a utilizar. Y ocultando la información se permite realizar cambios en el código interno de los objetos sin que afecte a otros objetos que los utilicen o dependan de ellos. No es necesario entender la implementación interna de un objeto para poder utilizarlo. Figura 1 Mensajes Los mensajes son la forma que tienen de comunicarse distintos objetos entre sí. Un objeto por sí sólo no es demasiado útil, sino que se suele utilizar dentro de una aplicación o programa que utiliza otros objetos. El comportamiento de un objeto está reflejado en los mensajes a los que dicho objeto puede responder. Representan las acciones que un determinado objeto puede realizar. 13
- 14. Programación en Java © Grupo EIDOS Un mensaje enviado a un objeto representa la invocación de un determinado método sobre dicho objeto, es decir, la ejecución de una operación sobre el objeto. Es la manera en la que un objeto utiliza a otro, el modo en el que dos objetos se comunican, ya que la ejecución de ese método retornará el estado del objeto invocado o lo modificará. Los mensajes se utilizan para que distintos objetos puedan interactuar entre sí y den lugar a una funcionalidad más compleja que la que ofrecen por separado. Un objeto lanzará o enviará un mensaje a otro objeto si necesita utilizar un método del segundo objeto. De esta forma si el objeto A quiere utilizar un método del objeto B, le enviará un mensaje al objeto A. Para enviar un mensaje se necesitan tres elementos: el objeto al que se le va a enviar el mensaje, el nombre del método que se debe ejecutar y los parámetros necesarios para el método en cuestión. Clases Una clase es un molde o prototipo que define un tipo de objeto determinado. Una clase define los atributos y métodos que va a poseer un objeto. Mediante las clases podremos crear o instanciar objetos de un mismo tipo, estos objetos se distinguirán unos de otros a través de su estado, es decir, el valor de sus atributos. La clase la vamos a utilizar para definir la estructura de un objeto, es decir, estado (atributos) y comportamiento (métodos). La clase es un concepto abstracto que generalmente no se va a utilizar directamente en nuestros programas o aplicaciones. Lo que vamos a utilizar van a ser objetos concretos que son instancias de una clase determinada. La clase es algo genérico y abstracto, es similar a una idea. Cuando decimos piensa en un coche todos tenemos en mente la idea general de un coche, con puertas, ruedas, un volante, etc., sin embargo cuando decimos "ese coche que está aparcado ahí fuera", ya se trata de un coche determinado, con una matrícula, de un color, con un determinado número de puertas, y que podemos tocar y utilizar si es necesario. Sin embargo como ya hemos dicho la clase es la idea que define al objeto concreto. Un ejemplo que se suele utilizar para diferenciar y relacionar clases y objetos es el ejemplo del molde de galletas. El molde para hacer galletas sería una clase, y las galletas que hacemos a partir de ese molde ya son objetos concretos creados a partir de las características definidas por el molde. Una vez implementada una clase podremos realizar instancias de la misma para crear objetos que pertenezcan a esa clase. Las clases ofrecen el beneficio de la reutilización, utilizaremos la misma clase para crear distintos objetos. Y luego veremos que una vez que tenemos una clase podremos aprovecharla heredando de ella para complicarla o especializarla para una labor concreta. Si comparamos las clases y objetos de la POO con la programación estructurada tradicional, se puede decir que las clases son los tipos de datos y los objetos las variables de esos tipos de datos. De esta forma si tenemos el tipo entero, en la POO diríamos que es la clase entero, y si tenemos una variable de tipo entero, en la POO diríamos que tenemos un objeto de la clase entero. Herencia La herencia es un mecanismo mediante el cual podemos reutilizar clases ya definidas. Es decir, si tenemos una clase botón que define un tipo de objeto que se corresponde con un botón que tiene un 14
- 15. © Grupo EIDOS 1. Introducción a la POO texto, que se puede pulsar, etc., si queremos definir una nueva clase llamada botón de color, no tenemos que rescribir todo el código y crear una clase completamente nueva, sino lo que haremos será heredar de la clase botón, utilizar lo que nos ofrezca esta clase y añadirle lo que sea necesario para la nueva funcionalidad deseada. La herencia dentro de la POO es un mecanismo fundamental que se puede definir también como una transmisión de las características de padres a hijos. Entendiendo aquí características como métodos y atributos de una clase. La clase hija puede añadir atributos, métodos y redefinir los métodos de la clase padre. Podemos ver la herencia como una sucesiva especialización de las clases. La clase de la que se hereda se suele denominar clase padre o superclase, y la clase que hereda se denomina clase hija o subclase. El mecanismo de herencia es muy potente, puesto que nos permite agregar funcionalidades nuevas a una clase ya existente, reutilizando todo el código que ya se tenga disponible de la clase padre, es decir, se heredarán sus atributos y métodos, como ya habíamos indicado con anterioridad. En las clases hijas podemos redefinir el comportamiento de la clase padre. Para verificar que la herencia entre dos clases es correcta y coherente, debemos hacernos la pregunta de "¿es un?" o "¿es un tipo de?". Por ejemplo, en el caso que comentábamos del botón, tenemos una clase BotonColor que hereda de la clase Boton. Esta herencia contesta perfectamente a la pregunta definida antes: ¿un botón de color es un botón?, evidentemente sí. Mediante el mecanismo de herencia podemos definir superclases denominadas clases abstractas que definen comportamientos genéricos. De esta clase pueden heredar otras clases que ya implementan de forma más concreta estos comportamientos. De esta forma podremos crear jerarquías de clases. Así por ejemplo podemos tener una clase bicicleta, que será más o menos genérica. De esta clase pueden heredar la clase bicicleta de montaña, bicicleta de carreras y tandem, que ya ofrecen una clase más especializada que la clase padre. Los métodos que se heredan de la clase padre no tienen porqué utilizarse sin realizar ningún cambio, se puede llevar a cabo lo que se denomina la sobrescritura de métodos. Podemos heredar un método de la clase padre, pero en la clase hija le podemos dar una implementación diferente para que se adecue a la nueva clase. La herencia puede ser simple si la clase hija hereda de una única clase padre o múltiple si hereda de varias clases padre, más adelante veremos que el tipo de herencia que soporta Java es una herencia simple. Algunas veces la herencia múltiple puede llegar a ser confusa. Métodos Como ya hemos dicho anteriormente los métodos son las acciones que se pueden realizar con los objetos. También se podría definir un método como la implementación de un mensaje, al fin y al cabo, un mensaje es la llamada o invocación de un método de un objeto. Existen dos métodos especiales dentro de la POO que se denominan constructor y destructor. El método constructor se ejecuta automáticamente cada vez que se crea un objeto de la clase en cuestión, sobre el objeto que acaba de crearse, inmediatamente después de haberse asignado memoria a dicho objeto. Algunos lenguajes proporcionan un constructor por defecto, pero generalmente lo correcto es que lo defina el diseñador de la clase y que en él se lleven a cabo las inicializaciones y todas aquellas operaciones que se necesiten para poder usar el objeto. 15
- 16. Programación en Java © Grupo EIDOS El método destructor se invoca automáticamente inmediatamente antes de liberar la memoria del objeto en cuestión, o lo que es lo mismo, antes de que se salga del ámbito de la declaración del objeto, por lo que se ha de emplear para que la destrucción del objeto se efectúe correctamente y contendrá operaciones tales como liberación de memoria asignada dinámicamente dependiente del objeto, grabación de todos o parte de los atributos del objeto en un fichero o base de datos y operaciones similares. Polimorfismo El término polimorfismo expresa la posibilidad de que el mismo mensaje, enviado a objetos distintos, ejecute métodos distintos. Esto significa que podemos definir dentro de dos clases distintas dos operaciones con el mismo nombre y aspecto externo, pero con distintas implementaciones para cada clase. En el momento de emplear estas operaciones, el lenguaje es capaz de ejecutar el código correspondiente dependiendo de la clase del objeto sobre el que se ejecuta la operación. Esto permite definir un interfaz común, un aspecto externo idéntico, para una serie de clases. De esta forma podemos definir un método suma() para la clase Enteros y otro método suma() para la clase Matrices. El mensaje será el mismo, pero la implementación de los métodos será distinta ya que no es lo mismo sumar enteros que matrices. Sobrecarga La sobrecarga de métodos se produce cuando una clase tiene métodos con el mismo nombre pero que difieren o bien en el número o en el tipo de los parámetros que reciben dichos métodos. Un ejemplo de sobrecarga los podemos tener en el método imprimir(), mediante este método vamos a imprimir en pantalla y realizar un salto de línea. Este método acepta como parámetro una variable de tipo entero o una variable de tipo cadena de caracteres, incluso si no indicamos ningún parámetro realizaría un salto de línea. La ley de Demeter En lo que respecta a la implementación de métodos de una clase, existe una ley que nos da una serie de pautas para realizar una Programación Orientada a Objetos correcta, esta ley es la Ley de Demeter. La Ley de Demeter, enunciada por Karl Lieberherr, determina el acceso o visibilidad de los objetos en la implantación de un método, y se rige por el siguiente principio: en la implantación de un método se puede tener acceso a los siguientes objetos: • Atributos de su clase. • Los parámetros que se pasan al método. • Objetos temporales creados dentro del método. Existen dos formas de la Ley de Demeter, la flexible y la estricta, la flexible permite acceder a los atributos de la clase padre o superclase y la estricta indica que este acceso se debe lograr mediante la utilización de métodos de acceso de la clase padre. 16
- 17. © Grupo EIDOS 1. Introducción a la POO Modelo de objetos El modelo de objetos es un conjunto de principios que se deben dar para que se puedan modelar objetos computacionales (objetos dentro de nuestro código y programas) a partir de objetos de la realidad de manera que éstos reflejen los posibles comportamientos presentes en la realidad y compongan un modelo computacional válido. Es decir, definido e identificado un problema se trata de realizar una representación lógica de los objetos que forman parte del problema en el mundo real, de esta forma podremos utilizar en nuestro programa estos objetos para dar la solución a través de nuestro código. El modelo de objetos que definen un problema de la realidad se basa en los siguientes principios: abstracción, encapsulación, herencia y polimorfismo. Todos estos conceptos básicos de la POO ya han sido discutidos en este tema en mayor o menor medida. Por lo tanto antes de empezar a construir un programa para una tarea específica, es necesario construir y diseñar su modelo de objetos. Existen diversas técnicas de modelización, pero el objetivo de este curso no es el de explicarlas, así que no entraremos en más detalles. Relaciones entre clases Una clase por sí sola no ofrece una funcionalidad demasiado interesante, como ya veremos a lo largo del curso, el lenguaje Java se encuentra formado por un gran número de clases que forman parte de una compleja y completa jerarquía. Cada una de las clases está especializada en una función o tarea específica, es decir, se da una gran modularidad, cada clase tiene su cometido. Por lo tanto para ofrecer una mayor funcionalidad y realizar tareas más complejas es necesario que exista una relación entre distintas clases. Un ejemplo podría ser las piezas del motor de un coche. Las piezas por si solas no realizan ninguna tarea de importancia, cuando realmente se saca provecho de ellas es cuando se relacionan entre sí y se construye con ellas un motor. A su vez este motor puede ser incorporado dentro de un coche, que estará compuesto a su vez de más objetos o piezas. Como vemos la correspondencia entre los objetos del mundo real y los objetos del mundo computacional es bastante obvia en algunos casos. Básicamente una clase se puede relacionar con otra de tres formas diferentes. Las relaciones que podemos distinguir son: • Relación de composición: una clase puede estar compuesta de otras clases. Esto se consigue implementando los atributos de la clase como objetos de otra clase. Una clase hace uso de otra a través de sus atributos, una clase se encuentra formada por varias clases. Por ejemplo la clase Coche tiene atributos que son de la clase Puerta, Rueda, Motor, etc. • Relación de uso: una clase se relaciona con otra a través de los mensajes que le envía. Esto se consigue pasándose una instancia de la clase como uno de los parámetros del método invocado por el mensaje. Es decir, si tenemos la clase Pantalla con el método dibujar() y queremos dibujar un objeto de la clase Rectangulo, deberíamos realizar lo siguiente objPantalla.dibujar(Rectangulo), es decir, el parámetro que se le pasa al método dibujar() de la clase Pantalla es un objeto de la clase Rectangulo. • Relación de herencia: este tipo de relación entre clases ya la conocemos y consiste en que una clase hija hereda de una clase padre o superclase pudiendo utilizar así toda la funcionalidad ofrecida por la clase padre y añadir nuevas funcionalidades. En esta forma de relación se 17
- 18. Programación en Java © Grupo EIDOS consigue la reutilización del código y una progresiva especialización a través de una jerarquía de clases. Ventajas e inconvenientes de la POO En este apartado vamos a comentar que ventajas nos ofrece el paradigma de la POO, también mostraremos algunas de sus desventajas. Como ventajas o aportaciones podemos destacar las siguientes: • Facilita la reutilización del software. A través de la herencia se nos permite utilizar en un objeto las operaciones implementadas para otros sin esfuerzo adicional. Por otro lado la encapsulación nos facilita el uso de objetos que no hemos definido ni implementado. Se pude considerar que la encapsulación y el polimorfismo son las herramientas más potentes del paradigma de la POO. • Facilita la construcción de programas portables. Es posible diseñar una capa de objetos que se comunique con la máquina o el sistema operativo, y sobre ésta los objetos que dan funcionalidad a la aplicación. Una migración a otra arquitectura sólo requerirá cambios en dicha capa, y la encapsulación nos garantiza que los cambios se van a limitar a esos objetos. Java refuerza más esta característica de la portabilidad, ya que, como veremos en el próximo capítulo, el lenguaje Java es independiente de la plataforma en la que se ejecuta. • Facilita el mantenimiento. El encapsulamiento nos garantiza que las modificaciones realizadas en un objeto tendrán un efecto limitado. Si un elemento de datos se accede directamente y en un momento dado cambia de tipo o formato, habrá que localizar todos los puntos en los que se accede a dicho elemento y modificarlos en consecuencia. Si este elemento de datos está encapsulado en un objeto y siempre es accedido mediante las operaciones disponibles, un cambio como el indicado se limitará al objeto, del que sólo habrá que cambiar el elemento de datos y las operaciones del objeto que lo utilizan. Lo recomendable es desconocer la implementación interna del objeto, nosotros necesitaremos utilizar un objeto que ofrece una serie de funcionalidades, pero no nos interesa de que forma nos ofrece las mismas. • Provoca que las tareas de análisis, diseño e implementación sean más intuitivas, ya que se manejan objetos, concepto con el que todos estamos familiarizados, y estructuradas, ya que podemos asignar las tareas de diseño e implementación en el ámbito de objetos. Se debe recordar que los objetos en nuestros diseños van a representar objetos presentes en el mundo real. No todos son beneficios, la POO ofrece también una serie de desventajas, aunque más que desventajas o inconvenientes podemos decir que presenta una serie de dificultades, las cuales se comentan a continuación: • Curvas de aprendizaje largas, debido principalmente a que implica un cambio mentalidad, y no sólo el aprender un nuevo lenguaje. • Dificultad en determinar las características de un objeto. Debido a que un objeto no se define aisladamente, sino que depende de las relaciones con otros objetos, el establecimiento de nuevas relaciones puede implicar un cambio en la definición del objeto y viceversa. Por todo ello es conveniente iterar, esto es, repetir el proceso de definición de objetos y de identificación de relaciones, tantas veces como sean necesarias para alcanzar un modelo estable. En muchos casos resulta complicado llegar a un modelo de objetos definitivo con el que se pueda abordar el problema planteado de forma completa. 18