La programación orientada a objetos o POO (OOP según sus
siglas en inglés) es un
Paradigma de programación que usa los objetos en sus
interacciones, para diseñar aplicaciones y programas informáticos. Está basado
en varias técnicas, incluyendo herencia, cohesión, abstracción, polimorfismo,
acoplamiento y encapsulamiento. Su uso se popularizó a principios de la década
de los años 1990. En la actualidad, existe una gran variedad de lenguajes de
programación que soportan la orientación a objeto.
Los objetos son entidades que tienen un determinado estado,
comportamiento (método) e identidad:
El estado está compuesto de datos o
informaciones; serán uno o varios atributos a los que se habrán asignado unos
valores concretos (datos).El comportamiento está definido por los métodos o
mensajes a los que sabe responder dicho objeto, es decir, qué operaciones se
pueden realizar con él.
La identidad es una propiedad de un objeto que lo diferencia
del resto; dicho con otras palabras, es su identificador (concepto análogo al
de identificador de una variable o una constante).Un objeto contiene toda la
información que permite definirlo e identificarlo frente a otros objetos
pertenecientes a otras clases e incluso frente a objetos de una misma clase, al
poder tener valores bien diferenciados en sus atributos. A su vez, los objetos
disponen de mecanismos de interacción llamados métodos, que favorecen la
comunicación entre ellos. Esta comunicación favorece a su vez el cambio de estado
en los propios objetos. Esta característica lleva a tratarlos como unidades
indivisibles, en las que no se separa el estado y el comportamiento.
Los métodos (comportamiento) y atributos (estado) están
estrechamente relacionados por la propiedad de conjunto. Esta propiedad destaca
que una clase requiere de métodos para poder tratar los atributos con los que
cuenta. El programador debe pensar indistintamente en ambos conceptos, sin
separar ni darle mayor importancia a alguno de ellos. Hacerlo podría producir
el hábito erróneo de crear clases contenedoras de información por un lado y
clases con métodos que manejen a las primeras por el otro. De esta manera se
estaría realizando una programación estructurada camuflada en un lenguaje de
programación orientado a objetos.
La POO difiere de la
programación estructurada tradicional, en la que los datos y los procedimientos
están separados y sin relación, ya que lo único que se busca es el
procesamiento de unos datos de entrada para obtener otros de salida. La programación
estructurada anima al programador a pensar sobre todo en términos de
procedimientos o funciones, y en segundo lugar en las estructuras de datos que
esos procedimientos manejan. En la programación estructurada solo se escriben
funciones que procesan datos. Los programadores que emplean programación
orientada a objetos, en cambio, primero definen objetos para luego enviarles
mensajes solicitándoles que realicen sus métodos por sí mismos. Origen Los conceptos de la programación
orientada a objetos tienen origen en Simula 67, un lenguaje diseñado para hacer
simulaciones, creado por Ole-Johan Dahl y Kristen Nygaard, del Centro de
Cómputo Noruego en Oslo. En este centro se trabajaba en simulaciones de naves,
que fueron confundidas por la explosión combinatoria de cómo las diversas
cualidades de diferentes naves podían afectar unas a las otras. La idea surgió
al agrupar los diversos tipos de naves en diversas clases de objetos, siendo
responsable cada clase de objetos de definir sus propios datos y comportamientos.
Fueron refinados más tarde en Smalltalk, desarrollado en Simula en Xerox PARC
(cuya primera versión fue escrita sobre Basic) pero diseñado para ser un
sistema completamente dinámico en el cual los objetos se podrían crear y
modificar "sobre la marcha" (en tiempo de ejecución) en lugar de
tener un sistema basado en programas estáticos. La programación orientada a
objetos se fue convirtiendo en el estilo de programación dominante a mediados
de los años ochenta, en gran parte debido a la influencia de C++, una extensión
del lenguaje de programación C. Su dominación fue consolidada gracias al auge
de las Interfaces gráficas de usuario, para las cuales la programación
orientada a objetos está particularmente bien adaptada. En este caso, se habla
también de programación dirigida por eventos.
Las características
de orientación a objetos fueron agregadas a muchos lenguajes existentes durante
ese tiempo, incluyendo Ada, BASIC, Lisp más Pascal, entre otros. La adición de
estas características a los lenguajes que no fueron diseñados inicialmente para
ellas condujo a menudo a problemas de compatibilidad y en la capacidad de
mantenimiento del código. Los lenguajes orientados a objetos "puros",
por su parte, carecían de las características de las cuales muchos
programadores habían venido a depender. Para saltar este obstáculo, se hicieron
muchas tentativas para crear nuevos lenguajes basados en métodos orientados a
objetos, pero permitiendo algunas características imperativas de maneras
"seguras". El Eiffel de Bertrand Meyer fue un temprano y
moderadamente acertado lenguaje con esos objetivos, pero ahora ha sido
esencialmente reemplazado por Java, en gran parte debido a la aparición de
Internet y a la implementación de la máquina virtual de Java en la mayoría de
navegadores. PHP en su versión 5 se ha modificado; soporta una orientación
completa a objetos, cumpliendo todas las características propias de la
orientación a objetos. Conceptos
fundamentales La programación orientada a objetos es una forma de programar que
trata de encontrar una solución a estos problemas. Introduce nuevos conceptos,
que superan y amplían conceptos antiguos ya conocidos. Entre ellos destacan los
siguientes: Clase: Definiciones de las propiedades y comportamiento de un tipo
de objeto concreto. La instanciación es la lectura de estas definiciones y la
creación de un objeto a partir de ella.
Herencia: (Por ejemplo, herencia de la clase C a la clase D)
es la facilidad mediante la cual la clase D hereda en ella cada uno de los
atributos y operaciones de C, como si esos atributos y operaciones hubiesen
sido definidos por la misma D. Por lo tanto, puede usar los mismos métodos y
variables públicas declaradas en C. Los componentes registrados como
"privados" (private) también se heredan, pero como no pertenecen a la
clase, se mantienen escondidos al programador y sólo pueden ser accedidos a
través de otros métodos públicos. Esto es así para mantener hegemónico el ideal
de POO.
Objeto: Instancia de una clase. Entidad provista de un
conjunto de propiedades o atributos (datos) y de comportamiento o funcionalidad
(métodos), los mismos que consecuentemente reaccionan a eventos. Se
corresponden con los objetos reales del mundo que nos rodea, o con objetos
internos del sistema (del programa). Es una instancia a una clase.
Método: Algoritmo asociado a un objeto (o a una clase de
objetos), cuya ejecución se desencadena tras la recepción de un
"mensaje". Desde el punto de vista del comportamiento, es lo que el
objeto puede hacer. Un método puede producir un cambio en las propiedades del
objeto, o la generación de un "evento" con un nuevo mensaje para otro
objeto del sistema.
Evento: Es un suceso en el sistema (tal como una interacción
del usuario con la máquina, o un mensaje enviado por un objeto). El sistema
maneja el evento enviando el mensaje adecuado al objeto pertinente. También se
puede definir como evento la reacción que puede desencadenar un objeto; es
decir, la acción que genera.
Atributos: Características que tiene la clase.
Mensaje: Una comunicación dirigida a un objeto, que le
ordena que ejecute uno de sus métodos con ciertos parámetros asociados al
evento que lo generó.
Propiedad o atributo: Contenedor de un tipo de datos asociados
a un objeto (o a una clase de objetos), que hace los datos visibles desde fuera
del objeto y esto se define como sus características predeterminadas, y cuyo
valor puede ser alterado por la ejecución de algún método.
Estado interno: Es una variable que se declara privada, que
puede ser únicamente accedida y alterada por un método del objeto, y que se
utiliza para indicar distintas situaciones posibles para el objeto (o clase de
objetos). No es visible al programador que maneja una instancia de la clase.
Componentes de un objeto: Atributos, identidad, relaciones y
métodos.
Identificación de un objeto: Un objeto se representa por
medio de una tabla o entidad que esté compuesta por sus atributos y funciones
correspondientes.
En comparación con un lenguaje imperativo, una
"variable" no es más que un contenedor interno del atributo del
objeto o de un estado interno, así como la "función" es un
procedimiento interno del método del objeto.
Características de la POO
Existe un acuerdo acerca de qué características contempla la
"orientación a objetos". Las características siguientes son las más
importantes:
Abstracción: Denota las características esenciales de un
objeto, donde se capturan sus comportamientos. Cada objeto en el sistema sirve
como modelo de un "agente" abstracto que puede realizar trabajo,
informar y cambiar su estado, y "comunicarse" con otros objetos en el
sistema sin revelar cómo se implementan estas características. Los procesos,
las funciones o los métodos pueden también ser abstraídos, y, cuando lo están,
una variedad de técnicas son requeridas para ampliar una abstracción. El
proceso de abstracción permite seleccionar las características relevantes
dentro de un conjunto e identificar comportamientos comunes para definir nuevos
tipos de entidades en el mundo real. La abstracción es clave en el proceso de
análisis y diseño orientado a objetos, ya que mediante ella podemos llegar a
armar un conjunto de clases que permitan modelar la realidad o el problema que
se quiere atacar.
Encapsulamiento: Significa reunir todos los elementos que
pueden considerarse pertenecientes a una misma entidad, al mismo nivel de
abstracción. Esto permite aumentar la cohesión de los componentes del sistema.
Algunos autores confunden este concepto con el principio de ocultación,
principalmente porque se suelen emplear conjuntamente.
Modularidad: Se denomina modularidad a la propiedad que
permite subdividir una aplicación en partes más pequeñas (llamadas módulos),
cada una de las cuales debe ser tan independiente como sea posible de la
aplicación en sí y de las restantes partes. Estos módulos se pueden compilar
por separado, pero tienen conexiones con otros módulos. Al igual que la
encapsulación, los lenguajes soportan la modularidad de diversas
formas.Principio de ocultación: Cada objeto está aislado del exterior, es un
módulo natural, y cada tipo de objeto expone una interfaz a otros objetos que
especifica cómo pueden interactuar con los objetos de la clase. El aislamiento
protege a las propiedades de un objeto contra su modificación por quien no
tenga derecho a acceder a ellas; solamente los propios métodos internos del
objeto pueden acceder a su estado. Esto asegura que otros objetos no puedan
cambiar el estado interno de un objeto de manera inesperada, eliminando efectos
secundarios e interacciones inesperadas. Algunos lenguajes relajan esto,
permitiendo un acceso directo a los datos internos del objeto de una manera
controlada y limitando el grado de abstracción. La aplicación entera se reduce
a un agregado o rompecabezas de objetos.
Polimorfismo: Comportamientos diferentes, asociados a
objetos distintos, pueden compartir el mismo
nombre; al llamarlos por ese
nombre se utilizará el comportamiento correspondiente al objeto que se esté
usando. O, dicho de otro modo, las referencias y las colecciones de objetos
pueden contener objetos de diferentes tipos, y la invocación de un
comportamiento en una referencia producirá el comportamiento correcto para el
tipo real del objeto referenciado. Cuando esto ocurre en "tiempo de
ejecución", esta última característica se llama asignación tardía o
asignación dinámica. Algunos lenguajes proporcionan medios más estáticos (en
"tiempo de compilación") de polimorfismo, tales como las plantillas y
la sobrecarga de operadores de C++.
Herencia: Las clases no se encuentran aisladas, sino que se
relacionan entre sí, formando una jerarquía de clasificación. Los objetos
heredan las propiedades y el comportamiento de todas las clases a las que
pertenecen. La herencia organiza y facilita el polimorfismo y el
encapsulamiento, permitiendo a los objetos ser definidos y creados como tipos
especializados de objetos preexistentes. Estos pueden compartir (y extender) su
comportamiento sin tener que volver a implementarlo. Esto suele hacerse
habitualmente agrupando los objetos en clases y estas en árboles o enrejados
que reflejan un comportamiento común. Cuando un objeto hereda de más de una
clase se dice que hay herencia múltiple; siendo de alta complejidad técnica por
lo cual suele recurrirse a la herencia virtual para evitar la duplicación de
datos.
Recolección de basura: La recolección de basura o garbage
collection es la técnica por la cual el entorno de objetos se encarga de
destruir automáticamente, y por tanto desvincular la memoria asociada, los
objetos que hayan quedado sin ninguna referencia a ellos. Esto significa que el
programador no debe preocuparse por la asignación o liberación de memoria, ya
que el entorno la asignará al crear un nuevo objeto y la liberará cuando nadie
lo esté usando. En la mayoría de los lenguajes híbridos que se extendieron para
soportar el Paradigma de Programación Orientada a Objetos como C++ u Object
Pascal, esta característica no existe y la memoria debe desasignarse
expresamente.
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