Notas para el Curso de Java

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Notas para el Curso de Java
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Notaas para
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el Curso de Introduccsión a la
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Programación Orientada a
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Objetons en el leAnguaje
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Autor
Jose Abraham Arenas Barrios
Primera edición: Noviembre 2000
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Notas para el Curso de Java (c) 2000 by José Abraham Arenas Barrios
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Programación
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Odrientahdao a
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r ObjeBtos

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Notas para el Curso de Java
¿Qué es la programación orientada a objetos?
La Programación orientada a objetos es un método de implementación por el cual los programas son organizados
en colecciones de objetos que cooperan entre sí, dichos objetos, por sí mismos representan una instacia de alguna
clase siendo estas clases miembros de una jerarquía de clases unidas por medio de las relaciones de herecia.
¿Qué es un Objeto? l
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Según la defnición que nos proporciona algún diccionario un objeto es algo tangible o visible de una forma
relativamente estable. Es algo que puede ser aprendido pour medio del intelecto, es un ente abstracto el cual nos ayuda a
comprender de manera genérica un concepto del mundo que nos rodea. Pero para nuestros fines prácticos sugerimos la
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siguiente definición: s
Un objeto es un ente que tiene estado, comportcamiento y una cierta identidad. Cada objeto se caracteriza por un
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conjunto de operaciones que se pueden realizar soebre él y por un conjunto de operaciones que él puede realizar sobre
otros objetos, además por el conjunto de estados que le suceden durante su tiempon de actividad o vida.
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El estado de un objeto consiste en una de las posibles condiciones en que un objeto puede existir, esto es, supon-
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gamos un objeto esférico como una pelota, saebemos que dicha pelota puede rodar sobre una superficie, puede estar
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estática sobre tal superfície o puede estar bottando sobre dicha superfície, por lo tanto cada una de estas condiciones
representa un estado. Estos estados que manifiesta el objeto son activados Apor medio de mensajes.
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El comportamiento es la manera en que un objeto actúa y reacciona de acuerdo a sus cambios de estado y la
recepción de mensajes. Dicho de otro miodo el comportamiento de un o bjeto es completamente definido por medio de

sus acciones. Un objeto puede actuar sobre otros objetos o inclusive sobre él mismo.
La identidad es la propiedad dcon la cual se puede distinguir unm objeto (de la misma clase) de otros
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objetos (de la misma clase). En nuestro caso un objeto sera identificable de otro a partir de su identificador
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de nombre (como un nombare de variable tdal y como lo conocemos). s
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Un objeto se dice que está en estado abstracto cuando está definido de una manera genérica, es decir, estamos
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hablando únicamente de une concepto, por ejemplo cuando hablamos de un tiriángulo este no existe en la realidad ya que
solamente existen formas triangulares. r r
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Un objeto está enp estado concreto cuando se ha inbstanciado (ejemprlificado) con un elemento que corresponde al
ámbito de este objeto, esto es, supongamos que tenemos el objeto manzana nosotros al invocar mentalmente al objeto
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no podemos decir si la manzana es verde o roja puestAo que esto depenade de lo que cada persona se imagine del concep-
to manzana, de otrra forma si decimos por ejemplo manzana goldenB roja entonces la disparidad de opiniones ya no

difiere tanto, y esto de debe a que hemos definido dos atributos del objeto.
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Un atributo es una propiedad que posee el objeto y que en conjunto con algunas otras propiedades
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definen al objeto y lo distinguen de otros.
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La estructura y comportamiento de oobjetos similares están definidas en una clase común.
Los términos instancia de una claJse y objeto de una clase son intercambiables.
¿Qué es una clase?
Una clase en un conjunto o colección de objetos que comparten estructura, comportamiento y características
comúnes y similares.
Tradicionalmente podemos definir una clase como un conglomerado, grupo o conjunto de elementos que com-
parten atributos comúnes o un atributo en común.
Un objeto no es una clase, curiosamente nosotros podemos describir una clase como un tipo particular de objeto.
Esto se realiza por medio de buscar, por así decirlo, objetos muy abstractos y muy genéricos,
Componentes de una clase
Una clase se compone básicamente de dos partes: datos y métodos que operan y trabajan de acuerdo a esos datos.
Un método es la operación que se puede efectuar sobre los campos de un objeto. Cuando se invoca el m(cid:31) etodo de
un objeto en particular se dice que se envía un mensaje al objeto a través del método (selector), es cuando el objeto
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cambia su estado.
Los datos se consideran como los campos del objeto es decir, estos campos representan características bien
definidas de un objeto y son susceptibles de ser atributos, cantidades medibles o propiedades únicas inherentes a dicho
objeto.
¿Qué es la encapsulación?
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La encapsulación es mejor conocida bajo el nombre de ocultamiento de la información y es un recurso para poder
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manejar la abstracción (que es una manera natural de manipular información, ya que esta es abstracta por naturaleza).
El proceso de ocultar todos los detalles de un objetto que no contribuyen a definir sus características esenciales es
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otra dedefinición de encapsulación, típicamente la estructura de un objeto está oculta al igual que la implementación de
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sus métodos. La encapsulación nos permite ver a los datos y las operaciones sobre esatos como una sola unidad, también
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oculta muchos detalles de la implementación de un objeto, es decir, nos guarda de entender la complejidad de un cierto
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objeto y además nos proporciona un apoyo para lla construcción de grandes sistemas de software ya que estos son
complejos y es necesario que posean una determinada integridad. e
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¿Qué es la herencia?
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La herencia es una relación entre clases donde una clase comparte la estructura o comportamiento definida en
una o más de dos clases distintas, la heriencia define un tipo de relación entre clases en donde las subclases heredan de

una o mas superclases. Típicamente una subclase aumenta o deroga la estructura y comportamiento de una superclase.
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¿Qué es el polimorfismo? a
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Polimorfismo quiere decdir «de muchas formas» en griego.h Es la capacidado de un objeto de responder de manera
distinta a cosas distintas, es decir, el polimorfismo nos permite mandar el mismo mensaje a diferentes objetos y tener
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que cada objeto responde dee manera apropiada dependiendo de que tipo de oibjeto se trate.
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Mitos y realidpades de la P.O.Ob. r
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En el trancurso de las investigaciones en el camApo de la POO se ahan producido algunas distorsiones de informa-
ción y creando mitros en contra de la POO como lo siguiente. B
! La POO solo es para graficación. En parte es cierto, muchos paquetes de gráficas se basan en el modelo
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orientado a objetos, pero no es lo único, existen aplicaciones de bases de datos, lenguajes de consulta, sistemas de
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gestión, simulación, etc. y todas ellas basadas en la POO.
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! La POO es ineficiente. Si bieon presenta problemas de velocidad y espacio en memoria, parámetros que
son dependientes de la implementación local de hardware esto se ha corregido a grandes pasos dadas las técnicas de
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dispersión tablas hash para localizar los métodos de una manera mas eficiente con lo que la velocidad es incrementada.
Aparte el uso extensivo de herencia a demostrado acortar el tiempo de desarrollo de una aplicación en un 25%.
! La POO es dificíl de aprender. La POO representa una manera más natural de representar el mundo en
una computadora, ya que se hace que la computadora de adapte al problema y el programador se enfoque mas en el
diseño, sin embargo la programación tradicional lleva mucho tiempo arraigada en la comunidad de programadores y
estos se resisten a aprender y considerar la nueva métodología que se les presenta.
Algunos campos de la aplicación de la P.O.O.
El modelo de objeto es aplicable a un amplio campo de problemas como los citados a continuación:
! Control de tráfico aereo.
! Animación.
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! Procesamiento de datos de negocios.
! Control de procesos químicos.
! Diseño asistido por computadora (CAD)
! Manufactura asistida por computador (CAM)
! Bases de datos.
! Sistemas expertos. l
! Reconocimiento de im(cid:31)agenes. a
! Análisis matemático. u
! Sistemas Operativos.
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! Robótica. s
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! Telecomunicaciones. a
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! Diseño de interfaces de usuario (GUI).
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! Desarrollo de ambientes de desarrlollo de software.
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! Componentes reusables de softeware.
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! Automatización de oficinas.t
! Composición musical. n A
! Ingeniería petrolera. i
! Software de satelites or bitales.
! Sistemas de Telemetdría. m
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! Simulación de naves espaciales y de aviones. a
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! Diseño de VLSI
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! Redes Neuronadles. o
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Metodología de la P.O.O. r r
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Defnimos la resolución de problemas mediante deb la programaciónr orienteada a objetos como el desarrollo de
una serie de pasos quoe consisten de enviar mensajes aA objetos. El resualtado de enviar un mensaje a un objeto produce
otro objeto.
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Los pasos a desarrollar para llegar a una sol ución orientada al objeto son los siguientes:
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1 Plantear el problema. e
2 Identificar a los objetos que instervienen en la solución.
3 Identificar los mensajes a los cuales los objetos deberán responder.
o
4 Establecer una secuencia de mensajes a los objetos que lleven a la solución de dicho problema.
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Por lo tanto, a manera de resumen:
! Programar consiste en mandar mensajes a objetos.
! El resultado de enviar un mensaje a un objeto es otro objeto.
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El logo de Java, Duke y SUN Microsystems son propiedad de SUN Microsystems.
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Origen de Java
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un Microsystems, líder en servidores para Internet, uno de cuyos lemas desde hace mucho
tiempo es "the network is the computer" (lo que quiere dar a entender que el verdadero
computadora es la red en su conjunto y no cada máquina individual), es quien ha desarrollado el lenguaje
Java, en un intento de resolver simultáneamente todos los prolblemas que se le plantean a los desarrolladores de soft-
ware por la proliferación de arquitecturas incompatibles, tanato entre las diferentes máquinas como entre los diversos
sistemas operativos y sistemas de ventanas que funcionaban sobre una misma máquina, añadiendo la dificultad de crear
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aplicaciones distribuidas en una red como Internet.
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He podido leer más de cinco versiones distintas sobre el origen, concepción y dessarrollo de Java, desde la que
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dice que este fue un proyecto que rebotó durante mucho tiempo por distintos departaamentos de Sun sin que nadie le
prestara ninguna atención, hasta que finalmente enecontró su nicho de mercado en la aldea global que es Internet; hasta
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la más difundida, que justifica a Java como lengluaje de pequeños electrodomésticos.
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Hace algunos años, Sun Microsystems decidió intentar introducirse en el mercado de la electrónica de consumo y
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desarrollar programas para pequeños dispotsitivos electrónicos. Tras unos comienzos dudosos, Sun decidió crear una
filial, denominada FirstPerson Inc., para ndar margen de maniobra al equipAo responsable del proyecto.
El mercado inicialmente previs toi para los programas de FirstPers on eran los equipos domésticos: microondas,
tostadoras y, fundamentalmente, televisión interactiva. Este mercado, dada la falta de pericia de los usuarios para el
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manejo de estos dispositivos, requedría unos interfaces mucho más cómodos e intuitivos que los sistemas de ventanas
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que proliferaban en el momento. a
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Otros requisitos importdantes a tener en cuenta eran la fiabilidad del códiogo y la facilidad de desarrollo. James
Gosling, el miembro del equipo con más experiencia en lengauajes de programación, decidió que las ventajas aportadas
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por la eficiencia de C++ no compensaban el gran coste de pruebas y depuración. Gosling había estado trabajando en su
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tiempo libre en un lenguiaje de programación que él había llamado Oak, el cual, aún partiendo de la sintaxis de C++,
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intentaba remediar las deficiencias que iba observandob. r
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Los lenguajes al uso, como C o C++, deben ser compilados para un chip, y si se cambia el chip, todo el software
debe compilarse dre nuevo. Esto encarece mucho los desarrollos y eBl problema es especialmente acusado en el campo

de la electrónica de consumo. La aparición de un chip más barato y, generalmente, más eficiente, conduce inmediata-
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mente a los fabricantes a incluirlo en las nuevaes series de sus cadenas de producción, por pequeña que sea la diferencia
en precio ya que, multiplicada por la tirada masiva de los aparatos, supone un ahorro considerable. Por tanto, Gosling
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decidió mejorar las características de Oak y utilizarlo.
El primer proyecto en que se aplicóo este lenguaje recibió el nombre de proyecto Green y consistía en un sistema
de control completo de los aparatos electrónicos y el entorno de un hogar. Para ello se construyó un computadora
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experimental denominado *7 (Star Seven). El sistema presentaba una interfaz basada en la representación de la casa de
forma animada y el control se llevaba a cabo mediante una pantalla sensible al tacto. En el sistema aparecía Duke, la
actual mascota de Java. Posteriormente se aplicó a otro proyecto denominado VOD (Video On Demand) en el que se
empleaba como interfaz para la televisión interactiva. Ninguno de estos proyectos se convirtió nunca en un sistema
comercial, pero fueron desarrollados enteramente en un Java primitivo y fueron como su bautismo de fuego.
Una vez que en Sun se dieron cuenta de que a corto plazo la televisión interactiva no iba a ser un gran éxito,
urgieron a FirstPerson a desarrollar con rapidez nuevas estrategias que produjeran beneficios. No lo consiguieron y
FirstPerson cerró en la primavera de 1994.
Pese a lo que parecía ya un olvido definitivo, Bill Joy, cofundador de Sun y uno de los desarrolladores principa-
les del Unix de Berkeley, juzgó que Internet podría llegar a ser el campo de juego adecuado para disputar a Microsoft
su primacía casi absoluta en el terreno del software, y vio en Oak el instrumento idóneo para llevar a cabo estos planes.
Tras un cambio de nombre y modificaciones de diseño, el lenguaje Java fue presentado en sociedad en agosto de 1995.
Lo mejor será hacer caso omiso de las historias que pretenden dar carta de naturaleza a la clarividencia industrial
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de sus protagonistas; porque la cuestión es si independientemente de su origen y entorno comercial, Java ofrece
soluciones a nuestras expectativas. Porque tampoco vamos a desechar la penicilina aunque haya sido su origen fruto de
la casualidad.
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Caracteristicas del Lenguaje Java
Las características principales que nos ofrece Java respecto a cualquier otro lenguaje de programación, son:
Es SIMPLE:
Java ofrece toda la funcionalidad de un lenguaje potente, pero sin las características menos usadas y más confu-
sas de éstos. C++ es un lenguaje que adolece de falta de seguridad, pero C y C++ son lenguajes más difundidos, por
ello Java se diseñó para ser parecido a C++ y así facilitar un rálpido y fácil aprendizaje.
Java elimina muchas de las características de otros lenguajes como C++, para mantener reducidas las especifica-
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ciones del lenguaje y añadir características muy útiles como el garbage collector (reciclador de memoria dinámica). No
es necesario preocuparse de liberar memoria, el recicladour se encarga de ello y como es un thread de baja prioridad,
cuando entra en acción, permite liberar bloques de memoria muy grandes, lo que reduce la fragmentación de la memo-
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Java reduce en un 50% los errores más comunes de programación con lenguajes como C y C++ al eliminar
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muchas de las características de éstos, entre las quee destacan:
√ aritmética de punteros. n
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√ no existen referencias. e
√ registros (struct). e
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√ definición de tipos (typedef).t
√ macros (#define). A
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√ necesidad de liberar memoria (free).
Aunque, en realidad, lo que hacei es eliminar las palabras reservad as (struct, typedef), ya que las clases son algo

parecido.
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Es ORIENTADO A OBJETOS:
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Java implementa la tecnolaogía básica de Cd++ con algunas mejoras y eliminsa algunas cosas para mantener el
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objetivo de la simplicidad deld lenguaje. Java trabaja con sus datos como objetoos y con interfaces a esos objetos.
Soporta las tres características propias del paradigma de la oarientación a objetos: encapsulación, herencia y
polimorfismo. Las plantillaes de objetos son llamadas, como en C++, clases yi sus copias, instancias. Estas instancias,
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como en C++, necesitani ser construidas y destruidas en espacios de memoria.
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Java incorpora funcionalidades inexistentes en C+b+ como por ejemrplo, la resolución dinámica de métodos. Esta
característica deriva odel lenguaje Objective C, propietario del sistema operativo NeXT. En C++ se suele trabajar con
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bibliotecas de enlace dinámico (DLL’s en inglés) que obligan a recompilar la aplicación cuando se retocan las funcio-
nes que se encuenrtran en su interior. Este inconveniente es resueltoB por Java mediante una interfaz específica llamada

RTTI (RunTime Type Identification) que define la interacción entre objetos excluyendo variables de instancias o
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implementación de métodos. Las clases en Javea tienen una representación en el runtime que permite a los programado-
res interrogar por el tipo de clase y enlazar dinámicamente la clase con el resultado de la búsqueda.
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Es DISTRIBUIDO:
Java se ha construido con extensas coapacidades de interconexión TCP/IP. Existen librerías de rutinas para
acceder e interactuar con protocolos como http y ftp. Esto permite a los programadores acceder a la información a
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través de la red con tanta facilidad como a los ficheros locales.
La verdad es que Java en sí no es distribuido, sino que proporciona las librerías y herramientas para que los
programas puedan ser distribuidos, es decir, que se corran en varias máquinas, interactuando.
Es ROBUSTO:
Java realiza verificaciones en busca de problemas tanto en tiempo de compilación como en tiempo de ejecución.
La comprobación de tipos en Java ayuda a detectar errores, lo antes posible, en el ciclo de desarrollo. Java obliga a la
declaración explícita de métodos, reduciendo así las posibilidades de error. Maneja la memoria para eliminar las
preocupaciones por parte del programador de la liberación o corrupción de memoria. También implementa los arrays
auténticos, en vez de listas enlazadas de punteros, con comprobación de límites, para evitar la posibilidad de
sobreescribir o corromper memoria resultado de punteros que señalan a zonas equivocadas. Estas características
reducen drásticamente el tiempo de desarrollo de aplicaciones en Java.
Además, para asegurar el funcionamiento de la aplicación, realiza una verificación de los byte-codes, que son el
resultado de la compilación de un programa Java. Es un código de máquina virtual que es interpretado por el intérprete
Java. No es el código máquina directamente entendible por el hardware, pero ya ha pasado todas las fases del
compilador: análisis de instrucciones, orden de operadores, etc., y ya tiene generada la pila de ejecución de órdenes.
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Java proporciona, pues:
! Comprobación de referencias (apuntadores)
! Comprobación de límites de arrays
! Excepciones
! Verificación de byte-codes
Es de ARQUITECTURA NEUTRAL:
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Para establecer Java como parte integral de la red, el compilador Java compila su código a un archivo objeto de
formato independiente de la arquitectura de la máquina en quae se ejecutará. Cualquier máquina que tenga el sistema de
ejecución (run-time) puede ejecutar ese código objeto, sin importar en modo alguno la máquina en que ha sido genera-
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do. Actualmente existen sistemas run-time para Solaris 2.x, SunOs 4.1.x, Windows 95, Windows NT, Linux, Irix, Aix,
Mac, Apple y probablemente haya grupos de desarrollot trabajando en el porting a otras plataformas.
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El código fuente Java se "compila" a un código de bytes de alto nivel independiente de la máquina. Este código
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(byte-codes) está diseñado para ejecutarse en una máqAuina hipotética qaue es implementada por un sistema run-time,
que sí es dependiente de la máquina.
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En una representación en que tuviésemos qu e indicar todos los elementos que forman parte de la arquitectura de
Java sobre una pPlataforma genérica, obtendríamos una figura como la siguiente:
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En ella podemos ver que lo verdaderamente dependiente del sistema es la Máquina Virtual Java (JVM) y las
librerías fundamentales, que también nos permitirían acceder directamente al hardware de la máquina. Además, habrá
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