Conceptos básicos de orientación a objetos

La orientación a objetos se basa en los siguientes conceptos elementales, que facilitan el abstraer los diferentes:

Clase

Objeto

Atributo

Método

Herencia

Polimorfismo

Encapsulamiento
Clases e instancias

Una Clase es un conjunto de objetos que comparten una estructura y comportamiento comunes. En el mundo real, normalmente tenemos muchos objetos del mismo tipo. Por ejemplo, nuestro teléfono celular es sólo uno de los miles que hay en el mundo. Si hablamos en términos de la programación orientada a objetos, podemos decir que nuestro objeto celular es una instancia de una clase conocida como “celular”. Los celulares tienen características (marca, modelo, sistema operativo, pantalla, teclado, etc.) y comportamientos (hacer y recibir llamadas, enviar mensajes multimedia, transmisión de datos, etc.). Podemos extrapolar esta concepto a cualquier conjunto ya sean entidades tangibles o abstracciones, reales, imaginarias, etc.

Las clases nos permiten tener todas las características y
comportamientos (las variables y métodos) en
una sola entidad,  algo que en los lenguajes estructurados esto era imposible. A esto se le conoce como encapsulamiento y lo abordaremos más adelante.Entonces ¿qué es un objeto? Entender que es un objeto es la clave para entender cualquier lenguaje o método orientado a objetos. Un objeto representa un ítem individual e identificable, o una
entidad real o abstracta, con un papel definido en el dominio del problema. Un objeto no es un dato sino una instancia de una clase, contiene en su interior cierto número de componentes bien estructurados. Es posible intercambiar los términos objeto o instancia, los objetos son pues ejemplares de una clase cualquiera. La estructura y el
comportamiento de objetos similares se definen en sus clases comunes.Un objeto dado se caracteriza por tener:

  1. Estado
  2. Comportamiento
  3. Identidad

El Comportamiento es como un objeto actuá y reacciona, en términos de sus
cambios de estado y de los mensajes que intercambia. El Estado de un objeto representa los
resultados acumulados de su comportamiento. Los Objetos de Software mantiene sus características (identidad) en una o más “variables” o “atributos” (su estado), e implementa su comportamiento con “métodos” mediante los que interactúa con otros objetos o altera sus propios atributos.

La Identidad es la propiedad de un objeto que lo lleva a
distinguirse de otros. En programación la identidad de los objetos sirve
para comparar si dos objetos son iguales o no. En muchos lenguajes de
programación la identidad de un objeto esté determinada por la dirección
de memoria de la computadora en la que se encuentra el objeto.


La API, Atributos y Métodos

Un Atributo es una variable, un contenedor de algún tipo de dato asociado a la clase. Los valores de los tributos pueden ser alterados por la ejecución de algun método.

Método: es un término utilizado en algunos lenguajes de programación para referirse a algún comportamiento de los objetos de una clase, un algoritmo asociado a una clase que se desencadena después de recibir un mensaje. Es lo que el objeto puede hacer.
Características de la Programación orientada a objetos (POO)

La Herencia es el mecanismo fundamental de relación entre clases en la
orientación a objetos. Relaciona las clases de manera jerárquica; una
clase padre o superclase sobre otras clases hijas o subclases. Es decir que una clase puede heredar sus variables y métodos a varias subclases. Por tanto la subclase, aparte de los atributos y métodos propios, tiene incorporados los atributos y métodos heredados de la superclase. Los métodos heredados pueden ser polimorfos, de forma que las subclases pueden responder de forma diferente al mismo mensaje que se envía a su clase base. De esta manera se crea una jerarquía de herencia, una jerarquía de clases cada vez más especializada.

En la orientación a objetos, se consideran dos tipos de herencia, simple
y múltiple. En el caso de la primera, una clase sólo puede derivar de
una única superclase. Para el segundo tipo, una clase puede descender de
varias superclases.

Algunos lenguajes orientados a objetos, como C++ permiten herencias
múltiples, lo que significa que una clase puede heredar los atributos de
otras dos superclases. Este método puede utilizarse para agrupar
atributos y métodos desde varias clases dentro de una sola.

En otros lenguajes, como Java, sólo se dispone de herencia simple, para una mayor sencillez del
lenguaje, si bien se compensa de cierta manera la inexistencia de
herencia múltiple con un concepto denominado interface.

La herencia ofrece una ventaja importante, permite la reutilización del código. Una
vez que una clase ha sido depurada y probada, el código fuente de dicha clase no necesita
modificarse. Su funcionalidad se puede cambiar derivando una nueva clase que herede la
funcionalidad de la clase base y le añada otros comportamientos. Reutilizando el código
existente, el programador ahorra tiempo y dinero, ya que solamente tiene que verificar la
nueva conducta que proporciona la clase derivada. 

La palabra Polimorfismo proviene del griego y significa que posee varias formas diferentes. Así como la herencia está relacionada con las clases y su
jerarquía, el polimorfismo se relaciona con los métodos. Es la capacidad que tienen los objetos de una clase de responder al mismo mensaje o evento en función de los parámetros utilizados durante su invocación.

El polimorfismo es una característica que merece un artículo propio, por ahora nos limitaremos a conocer lo tipos. Se puede clasificar el polimorfismo en dos grandes clases:

Polimorfismo dinámico (o polimorfismo paramétrico) es
aquél en el que el código no incluye ningún tipo de especificación sobre
el tipo de datos sobre el que se trabaja. Así, puede ser utilizado a
todo tipo de datos compatible.

Resulta mucho más fácil ilustrar esto con un ejemplo, tomemos un ejemplo utilizando Java.

class Mamifero {
  public void mover() {
    System.out.println("Ahora es un mamifero el que se mueve");
  }
}

class Perro extends Mamifero {
  public void mover() {
    System.out.println("Ahora es un perro el que se mueve");
  }
}

class Gato extends Mamifero {
  public void mover() {
    System.out.println("Ahora es un gato el que se mueve");
  }
}

public class Polimorfismo {
  public static void muevete(Mamifero m) {
    m.mover();
  }
  public static void main(String[] args) {
    Gato bisho = new Gato();
    Perro feo = new Perro();
    muevete(bisho);
    muevete(feo);
  }
}

Vemos que el método “muevete” llama al método mover de un mamífero y aunque no sabe con qué clase de mamífero trata, funciona y se llama al método correspondiente al objeto específico que lo llama (es decir, primero un gato y luego un perro).Este ejemplo esta relacionado con la ligadura dinamica, termino usado para referirse a
ese mecanismo que pospone hasta el momento de ejecutar una llamada, la
eleccion del metodo a ejecutar. Gracias a la ligadura dinámica, pueden invocarse operaciones en objetos
obviando el tipo actual del éstos hasta el momento de la ejecución del
código, es decir que me perite definir elementos como un tipo e
instanciarlos como un tipo heredado.

Polimorfismo estático (o polimorfismo ad hoc)
es aquél en el que los tipos a los que se aplica el polimorfismo deben
ser explicitados y declarados uno por uno antes de poder ser utilizados.

Por lo tanto, podemos por ejemplo, definir varios métodos homónimos de addition() efectuando una suma de valores.  
  • El método int addition(int,int) devolvería la suma de dos números enteros.
  • float addition(float, float) devolvería la suma de dos flotantes.
  • char addition(char, char) daría por resultado la suma de dos caracteres definidos por el autor.

se diferencian entre sí por:

  • La cantidad de parámetros.
  • El orden en que se ubican los parámetros al invocar al método.
  • El tipo de dato de los parámetros.
  • Clasificación
Diferencias entre polimorfismo y sobrecargaLa sobrecarga se da siempre dentro de una sola clase, mientras que el polimorfismo se da entre clases distintas.Un método está sobrecargado si dentro de una clase existen dos o más declaraciones de dicho método con el mismo nombre pero con parámetros distintos, por lo que no hay que confundirlo con polimorfismo.

La sobrecarga se resuelve en tiempo de compilación utilizando los nombres de los métodos y los tipos de sus parámetros; el polimorfismo se resuelve en tiempo de ejecución del programa, esto es, mientras se ejecuta, en función de que clase pertenece un objeto.
Encapsulamiento

Hay muchos datos que no tiene porque conocerlo aquel que este usando una clase; ya que son inherentes al objeto y solo controlan su
funcionamiento interno, es decir el usuario no necesita conocer la implementación. Al evitar que el usuario modifique los atributos directamente y forzándolo a utilizar funciones definidas para modificarlos (llamadas interfaces), se garantiza la integridad de los datos.

Esto es el Encapsulamiento, encapsulación u ocultación. Consiste en el ocultamiento del estado, es decir, de los datos miembro,
de un objeto de manera que sólo se puede cambiar mediante las
operaciones definidas para ese objeto. El aislamiento protege a los
datos asociados a un objeto contra su modificación por quien no tenga
derecho a acceder a ellos, eliminando efectos secundarios e
interacciones.

El encapsulamiento es muy conveniente y nos permite
colocar en funcionamiento nuestro objeto en cualquier tipo de sistema,
de una manera modular y escalable.
La encapsulación da lugar a que las clases se dividan en dos partes:

  • Interface: captura la visión externa de una clase, abarcando la abstracción del comportamiento común a los ejemplos de esa clase.
  • Implementación: comprende la representación de la abstracción, así como los mecanismos que conducen al comportamiento deseado.

La encapsulación define los niveles de acceso para elementos de la clase. Estos niveles de acceso definen los derechos de acceso para los datos, permitiéndonos el acceso a datos a través de un método de esa clase en particular, desde una clase heredada o incluso desde cualquier otra clase. En forma general la visibilidad se aplica tanto a métodos como atributos. Cada lenguaje implementa la forma de aplicar el principio de ocultación.

Existen tres niveles de acceso:

  1. Privado: Son los elementos que solo pueden ser accedidos directamente por la clase que los define. El símbolo usado para su representación es el menos “-“.
  2. Protegido: Los elementos protegidos son aquellos que pueden ser accedidos por las clases descendientes o clases que compartan el mismo espacio físico “paquete”, “namespace”, etc. El símbolo usado es el numeral “#”.
  3. Público: Estos son los elementos en los cuales no hay restricción alguna y pueden ser accedidos por cualquier clase y objeto del modelo. El símbolo usado es el más “+”.

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