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Patrones Software Tema 1-1: Conceptos de POO y Diagrama de clases

Clases y objetos

• Una clase es un contenedor de datos (atributos) junto con las operaciones para manipular esos datos.
• Clase = atributos + operaciones
• Una clase es una plantilla de la cual se pueden crear instancias que serán los objetos.
• Una clase es un tipo de datos y un objeto es una variable de ese tipo.

Clase

Una clase se puede representar:

• como una caja que solo contenga el nombre de la clase
• como una caja dividida en 3 compartimentos que contendrán:
  • El nombre de la clase
  • Los atributos (Una clase puede tener varios o ningún atributo)
  • Las operaciones o métodos

class Diagram2
Coche
class Diagram1
+ marca
+ color
Coche
+ numeroDePuertas
+ arrancar ()
+ parar ()
+ acelerar ()
+ frenar ()

Atributos

• Un atributo es una propiedad o característica de una clase.
• Todo objeto de la clase tiene un valor específico en cada atributo.
• Los atributos representan el estado de un objeto.
• Una clase puede tener varios o ningún atributo.

Operaciones

• Las operaciones permiten manipular los datos.

Clase: Atributos

Notación:

• “En línea”: los atributos se muestran dentro de la clase (notación clásica).
• “Atributos por relación”: los atributos no se muestran dentro de la clase. Esta notación produce un diagrama de clase más grande, pero muestra un mayor detalle para atributos complejos.

class Diagram
Coche Motor
-motor
- numeroDeCilindros
- caballos
- fabricante

Clase: Elementos estáticos

Son compartidos por todos los objetos de una clase:

• Todos los objetos de una clase comparten la misma copia de un atributo u operación.
• Un ejemplo de uso de atributos y operaciones estáticos es el patrón de diseño Singleton, que asegura que solo se podrá construir un objeto de una determinada clase.
• No es necesario instanciar la clase para poder usarlos, ya que no dependen de la instancia, sino de la clase.
• Para indicar que un atributo u operación es estático se subraya.

Clase: Modificadores de acceso

• Public (+): Todo el mundo puede acceder al elemento.
  • Si es un atributo, todo el mundo puede ver el elemento, es decir, usarlo y asignarlo.
  • Si es un método todo el mundo puede invocarlo.
• Private (-): Sólo se puede acceder al elemento desde la propia clase.
• Protected (#): es una combinación de los accesos que proporcionan los modificadores public y private.
  • Protected proporciona:
    • acceso público para las clases derivadas
    • acceso privado (prohibido) para el resto de clases
• Package (~): se puede acceder al elemento desde cualquier clase del paquete donde se define la clase.

Clase: Visibilidad

Clase: Ejemplo de visibilidad

class Diagram
OtroPaquete
PaqueteCualquiera
ClaseCualquiera
OtraClaseMas
+ ejemploAtributoPublico
+ unDato: ClaseCualquiera
# ejemploAtributoProtegido Accede a los atributos
- ejemploAtributoPrivado públicos de la clase
ClaseCualquiera
~ ejemploAtributoPaquete ClaseCualquiera a
accede a todos sus través de su atributo
atributos + ejemploMetodoPublico () unDato
# ejemploMetodoProtegido ()
+ ejemploMetodoPrivado ()
~ ejemploMetodoPaquete ()
Accede a todos los ClaseHija OtraClaseHija
atributos de la clase de Accede a los atributos
la que hereda excepto
públicos y protegidos
a los privados
de la clase de la que
hereda
OtraClase
Accede a los atributos
públicos y paquete de
+ unDato: ClaseCualquiera
la clase
ClaseCualquiera a
través de su atributo
unDato

Objetos

Un objeto es una instancia de una clase:

• Se puede interactuar: se le pueden enviar mensajes. Un mensaje es “algo” que le hacemos a un objeto. Enviar un mensaje = Llamar a un método u operación.
• Que tiene estado: un objeto lo constituyen todos los datos (atributos o variables de instancia) que encapsula en un momento determinado cada uno de los cuales tiene un valor. Los atributos pueden ser constantes o cambiar de valor.
• Que tiene comportamiento: el objeto puede reaccionar de manera diferente a un mensaje en función de su estado.
• Que tiene identidad: al objeto se le hace referencia por un nombre (excepto en los objetos anónimos).

object Diagram — Notación: [Nombre del objeto]:[Clase a la que pertenece]. El subrayado indica que es un objeto.

• Coche1:Coche y Coche2:Coche: dos instancias con nombre de la clase Coche.
• :Coche: un objeto sin nombre se denomina anónimo.
• Valor de los atributos: marca = Toyota, color = rojo, numeroDePuertas = 5.

Generalización/Especialización

• Generalización (clase padre):
  • Identifica y define los atributos y operaciones comunes en una colección de objetos.
  • Se implementa a través de la herencia.
• Especialización (clase hija):
  • Algunas veces necesitamos especializar una clase, modificar la implementación de una parte de su comportamiento.
  • Para personalizar los miembros de una subclase, se deben sobrescribir los miembros de la superclase.
  • La especialización es la herencia con la adición y modificación de métodos para resolver problemas específicos.

class Diagram
Transporte es la generalización de varias clases
Transporte que proporcionan medios de desplazamiento
La herencia se
( coches, camiones, trenes, aviones, caballos).
representa con una
flecha de punta hueca
que va de la clase hija
a la clase padre.
Transporte, TransporteAereo,
TransporteTerrestre, TransporteMaritimo son
clases abstractas. No se pueden instanciar.
Las clases abstractas se representan igual que
TransporteAereo TransporteTerrestre TransporteMaritimo
las clases concretas, pero en las primeras, el
nombre de la clase está en letra cursiva.
Coche Tren
+ marca
+ color
+ numeroPuertas
Las clases Coche y Tren son clases concretas.
+ arrancar () Se pueden instanciar.
+ acelerar ()
+ frenar () Son especializaciones de la clase
+ parar () TransporteTerrestre.

Métodos

Un método es la implementación de una operación. Cada clase provee una implementación para sus operaciones o la hereda de una superclase (herencia). Si la clase no provee una implementación para una operación y esta tampoco es provista por su superclase, la operación se considera abstracta (clases abstractas).

Clases abstractas

• Las clases abstractas definen atributos, y operaciones que deben ser implementadas.
• No se pueden instanciar ya que falta la implementación de una o varias operaciones.
• Se utilizan como clase base de otras clases.
  • Son las subclases las que deben implementar las operaciones.
• Una clase es abstracta si tiene alguna operación abstracta.
• Para indicar que una clase es abstracta se pone el nombre de la clase en cursiva.

class Diagram
La clase Movible es abstracta y tiene un método mover.
Movible No se puede instanciar.
Las clases concretas que hereden de Movible, como por
+ mover () ejemplo Persona o Coche, deberán implementar la
operación mover.

Interfaces

• Una interfaz es una clase abstracta pura, es decir, ninguna de las operaciones tiene implementación.
• Una interfaz tiene:
  • Atributos (lenguajes como Java no soportan atributos).
  • Operaciones.
• Es un conjunto de operaciones que una clase presenta a otras (contrato).
• Definen un comportamiento común para varias clases, aunque estas no desciendan de una clase común.
• Son un mecanismo para implementar herencia múltiple que evita los problemas derivados de esta.
• Java no permite herencia múltiple, pero si implementar cualquier número de interfaces.

Relación interfaz-clase

• Realización: Es la relación entre una clase y una interfaz cuando una clase implementa esa interfaz. La clase es proveedora de la interfaz.

  • Que una interfaz declare atributos no significa que necesariamente su realización tenga que implementar dicho atributo. Estos pueden aparecer solo como parte de la interfaz para que sean vistos por observadores externos.

• Dependencia: Es la relación entre una clase y una interfaz en la que la clase usa la interfaz. La clase requiere la interfaz.

• Notación clásica: Clase estereotipada como <> y flechas

• Interfaz ofrecido o provisto: flecha discontinua con punta hueca

• Interfaz requerido: flecha de dependencia

Diagrama de clases: el original se extrajo con el texto interleaved carácter a carácter y no se ha podido reconstruir con precisión. Representa un ejemplo de sistema de alarma antirrobo: la clase Alarma (o Antirrobo) «depende» de una «interface», que es «realizada» (implementada) por la clase SensorDeProximidad.

Polimorfismo

• Característica que permite implementar múltiples formas de un mismo método.
• Permite implementar una operación heredada en una subclase. Esto hace que se pueda acceder a una variedad de métodos distintos (todos con el mismo nombre) utilizando exactamente el mismo medio de acceso.

class Diagram
Figura
+ area ()
Circulo Cuadrado
area (){ area (){
return PI*radio*radio; return lado*lado;
- radio - lado
} }
+ area () + area ()

Relaciones entre clases

• Las clases no trabajan solas, sino que se relacionan con otras clases para cumplir con su objetivo.

Tipos de relaciones de menor a mayor acoplamiento:

• Dependencia o instanciación
• Asociación
• Agregación
• Composición
• Herencia

Dependencia o Instanciación (uso)

• Es un tipo de relación en el que una clase utiliza a otra, es decir, una clase es instanciada por otra.
• La relación de dependencia se usa a menudo cuando hay clases que proveen un conjunto de funciones de propósito general.
• Ejemplo: clase java.lang.Math de Java.
• La dependencia se representa con una flecha discontinua.

class Diagram
Calculadora java.lang.Math
«usa»
java.lang.Math es una
+ calculaCoseno ( float) : float + abs ( float) : float clase con funciones de
+ calculaValorAbsoluto ( float) : float + cos ( float) : float propósito general.

Asociación

• La asociación es una relación más fuerte que la dependencia.
• Por lo general indica que una clase mantiene una relación con otra clase durante un período prolongado de tiempo.
• Las líneas de vida de dos objetos vinculados por una asociación probablemente no están unidas (la destrucción de uno no implica la destrucción del otro).
• En una asociación, una clase contiene una referencia a un objeto u objetos de otra clase en forma de atributos.
• Las asociaciones se suelen leer como “…tiene un…“. No confundir con composición y agregación (que se leen como “…está formado por…”).

class Diagram
Window
Cursor
Una ventana tiene un cursor. El cursor no es parte de la
ventana, sino del sistema. La ventana puede modificar
el cursor . Lo hará durante toda su línea de vida.
La destrucción de la ventana no implica la del cursor.

Características de la asociación

• Navegabilidad: se aplica a menudo a una asociación para indicar qué clase contiene el atributo que soporta la relación.
• Nombre de la asociación (opcional): frase para indicar el contexto de la asociación.
• Multiplicidad de la asociación (opcional): indica la cantidad de objetos de una clase que pueden relacionarse con un objeto de una clase asociada.

Navegabilidad

• La asociación es navegable en ambos sentidos. A tendrá un atributo de tipo B y B tendrá un atributo de tipo A.
• La asociación no es navegable. No se especifica la navegabilidad.
• La asociación es navegable en un solo sentido. G tendrá un atributo de tipo H.
• La asociación es navegable en uno de los sentidos y en el otro no se especifica la navegabilidad. I tendrá un atributo de tipo J, J puede tener o no un atributo de tipo I.

Nombre y multiplicidad

• Nombre de la asociación: frase para indicar el contexto de la asociación.
• La multiplicidad de la asociación: indica la cantidad de objetos de una clase que pueden relacionarse con un objeto de una clase asociada.

class Diagram1
Conductor
conduce MedioDeTransporte
1 *
public class Conductor {
private MedioDeTransporte m_transportes[];
// ...Otros atributos y métodos
}
public class MedioDeTransporte {
// ...Atributos y métodos
}

Asociaciones reflexivas

• En algunas ocasiones una clase se asocia consigo misma.

class Diagram — la clase Persona tiene una asociación reflexiva consigo misma: “Es pariente de”.

Agregación

Agregación:

• Es un tipo especial de asociación.
• Se produce cuando una clase está formada por otras clases. Se lee “…es parte de…” o “…está formado por…”
• El tiempo de vida del objeto incluido es independiente del que lo incluye.
• Se representa con una línea con punta de diamante hueca. La punta de diamante está en el lado del agregador.

Ejemplo: una línea de pedido está formada por productos. Si la línea de pedido se elimina, el producto sigue existiendo, no se elimina.

class Diagram
LineaPedido
Producto

La punta de la flecha de diamante apunta al elemento agregador.

Composición

Composición:

• Es un tipo especial de asociación (como agregación).
• Se produce cuando una clase está formada por otras clases (como agregación).
• El tiempo de vida del objeto incluido es dependiente del que lo incluye (distinto de agregación).
• Se representa con una línea con punta de diamante rellena.

Ejemplo: un pedido está formado por líneas de pedido. Si el pedido se elimina, se eliminaran las líneas asociadas al pedido.

class Diagram
Pedido
LineaPedido

La punta de la flecha de diamante apunta al elemento que forma la composición.

Ejemplo de Agregación y Composición

Ejemplo: un pedido está formado por líneas de pedido. A su vez, una línea de pedido está formada por productos.

class Diagram
Es una relación de composición porque un pedido
está formado por varias líneas de pedido. Si el
pedido se elimina, las líneas de pedido se
eliminan también, es decir, la eliminación del
TODO, implica la eliminación de las PARTES.
Pedido LineaPedido Producto
Es una relación de agregación porque una línea
de pedido está formada por varios productos. Si la
línea de pedido se elimina, los productos siguen
existiendo, es decir, la eliminación del TODO, NO
implica la eliminación de las PARTES.