modularidad: tipos abstractos de datos · programación orientada a objetos tema 2: modularidad...

Programación Orientada a Objetos

Tema 2: Modularidad

1

Modularidad:

Tipos abstractos de datos

TEMA 2


Tema 2: Modularidad

2

CONTENIDOS

1. Abstracción

2. Tipos de datos

3. Tipos abstractos de datos

4. Modularidad

5. Reutilización

6. Paradigmas y lenguajes

7. Diseño estructurado vs. OO


Tema 2: Modularidad

3

Abstracción

Supresión intencionada, u ocultamiento, de algunos detalles de un proceso o artefacto, con el objeto de destacar de manera más clara otros aspectos, detalles o estructuras.

Capacidad de centrarse en las características esenciales de las distintas partes de un sistema, ignorando sus propiedades accidentales.

Permite dividir la información en componentes aislados que posteriormente se ensamblan para construir el “todo”.

Limitación de la capacidad humana para operar la complejidad:

– Ordenando el caos: ”divide et impera”.

– En SW: Abstracción → Modularidad


Tema 2: Modularidad

4

Abstracción

Arbol

- altura

- tipo de madera

- tipo de hoja

- tipo de fruto

Castaño

Olmo

Abeto

Chopo

Abedul

Haya

Pino

Persona

DNI

Nombre

Edad

calcularEdad()


Tema 2: Modularidad

5

Abstracción aplicada:

Diferentes niveles: Nos centramos en los elementos más

grandes e importantes.

Progresivamente: Tratamos volúmenes de información

menores que revelen más detalles.

Diferentes tipos: Funcional o procedural,

de Datos.

Abstracción


Tema 2: Modularidad

6

Abstracción

Encapsulación:

“Proceso de almacenar en un mismo

compartimento los elementos de una

abstracción que constituyen su estructura y su

comportamiento” [Booch’96]


Tema 2: Modularidad

7

Tipos de Datos

Un tipo de dato es un conjunto de valores y un

conjunto de operaciones definidas por sus

valores.

Tipo de dato = Representación + Operaciones.

Ejemplos:

– Tipo de datos entero, operaciones de +,-,*,/.

– Tipo cadena, operaciones de concatenación,

subcadena, etc.


Tema 2: Modularidad

8

Tipos Abstractos de Datos

Los TADs permiten ampliar los tipos de datos definidos por el lenguaje de programación.

Un tipo de dato definido por el programador se denomina TAD.

Un TAD es un tipo de datos que consta de datos y operaciones que se pueden realizar sobre esos datos.

Los TADs ocultan la implementación de las operaciones definidas por el usuario asociadas con el tipo de datos.

La ocultación de información de un TAD significa que poseen interfaces públicos (operaciones que se pueden realizar), sin embargo, las implementaciones de esos interfaces son privados.


Tema 2: Modularidad

9

• Un TAD consta de :

TIPO: tipo (=cjto de objetos) que se está especificando

FUNCIONES: signatura (tipo de los argumentos y resultado)

AXIOMAS: definición implícita del valor de la función

INVARIANTES: condición booleana que debe mantenerse con exactitud

PRECONDICIONES

POSTCONDICIONES



Tema 2: Modularidad

10

Ejemplo TAD “Pila”

TIPO Pila[X]

FUNCIONES

poner: Pila[X] x X Pila[X]

vacia: Pila[X] Boolean

item: Pila[X] X

new: Pila[X]

AXIOMAS

Para x: T, s: Pila[T];

item(poner(s,x)) = x

vacia(new)

not vacia(poner(s,x))

PRECONDICIONES

item (s:Pila[T]) requiere not vacia(s)



Tema 2: Modularidad

11

Modularidad

“Propiedad que tiene un sistema que ha sido descompuesto en un conjunto de módulos cohesivos y débilmente acoplados” [Booch’96]

Alta cohesión:

– Un módulo con responsabilidades altamente relacionadas y que no hace una gran cantidad de trabajo.

Bajo acoplamiento: – Un módulo que no depende de demasiados otros módulos.

– Favorece: Comprensión modular: Es posible entender un módulo sin conocer los otros.

Continuidad modular: Un cambio en la especificación afecta sólo a un módulo o a unos pocos.

Protección modular: El efecto de una situación anormal producida en un módulo afecta sólo a éste o a unos pocos.

– Los módulos se comunican mediante interfaces bien definidas.


Tema 2: Modularidad

12

Modularidad

Programa modular: formado por un conjunto de módulos.

Módulo: unidad básica de descomposición de un sistema software. Los módulos deben ser lo más independientes posibles.

Un método de construcción de software es modular si ayuda a producir sistemas software a partir de elementos autónomos interconectados por una estructura simple y coherente.

La programación modular trata de descomponer un programa en un pequeño número de abstracciones coherentes que pertenecen al dominio del problema y cuya complejidad interna esta oculta por el interfaz.


Tema 2: Modularidad

13

Modularidad

Un módulo se estructura mediante una interfaz y una

implementación.

Esta compuesto por un conjunto de operaciones y

atributos.

Primitivas de

acceso

Atributos Operaciones Sección

Privada

Interfaz


Tema 2: Modularidad

14

Modularidad

Reglas para obtener módulos:

Unidades modulares:

– El lenguaje debe proporcionar estructuras modulares con las cuales se puedan describir las diferentes unidades.

– POO – Clases.

Ocultación de información:

– Todos los módulos deben seguir el principio de ocultación de información.

– Una abstracción de datos puede verse como que tiene dos caras:

Interfaz: operaciones que definen el comportamiento (cliente)

Implementación (programador)


Tema 2: Modularidad

15

Modularidad

Principio abierto-cerrado: Un módulo se considera a

la vez cerrado (terminado, útil o activo) y abierto

(cambios y modificaciones). No debe afectar a los

demás módulos.

– Un módulo está abierto si está disponible para ampliarlo.

– Un módulo está cerrado si está disponible para su uso.

– Los dos objetivos son incompatibles con las técnicas

tradicionales:

o está abierto → no se puede utilizar todavía.

o se cierra → cualquier cambio provoca cambios en cadena.


Tema 2: Modularidad

16

Representación

NombreCli:String

Codigo:String

Saldo:Entero

Operaciones

reintegro()

ingreso()

verSaldo()

calculaIntereses()

Interfaz

reintegro()

ingreso()

verSaldo()

NO SI

EJEMPLO: Módulo que define

“cuentas bancarias”

Un modulo incluye una

estructura de datos junto con

un conjunto de operaciones

para manipularla.

Modularidad


Tema 2: Modularidad

17

Reutilización

¿Por qué el software no es como el hardware

(catálogos de dispositivos que se combinan)?

¿Por qué cada nuevo proyecto software arranca de la

nada?

Creciente importancia de los componentes en la

industria del software: (COM, JavaBeans, …).

Internet favorece la reutilización.

“La tecnología OO hará realidad en un futuro

cercano el sueño de una industria basada en

componentes”.


Tema 2: Modularidad

18

Reutilización

Beneficios esperados de la reutilización:

CONSUMIR elementos reutilizables:

– Oportunidad (se reduce el tiempo de desarrollo).

=> Mejora la productividad.

– Disminuye el esfuerzo del mantenimiento.

– Aumenta fiabilidad.

– Aumenta eficiencia.

PRODUCIR elementos reutilizables:

– Inversión: preservar la experiencia de los mejores desarrolladores.

– “Si un elemento software se utilizará en muchos proyectos es rentable invertir en mejorar su calidad”.

“Consumir antes de producir”


Tema 2: Modularidad

19

Reutilización

¿Qué debemos reutilizar?

PERSONAL:

– La experiencia previa ayuda en el nuevo desarrollo.

DISEÑO:

– Difícil garantizar compatibilidad diseño-implementación.

– Seguir un enfoque donde la diferencia entre módulo diseño y módulo de implementación desaparece.

– Necesidad de generalidad en los componentes.

PATRONES DE DISEÑO:

– Ideas aplicables a toda una gama de dominios.

– Un patrón propone una solución para un problema de diseño.


Tema 2: Modularidad

20

Reutilización

¿Por qué no es común la reutilización? – Naturaleza repetitiva de la programación (ordenar, buscar, recorrer, ...)

– ¿Cuántas veces en los últimos 6 meses has escrito código para buscar un elemento en una colección?

Obstáculos: – Síndrome N.I.H. (Not Invented Here): Reacción cautelosa frente a componentes

nuevos. Coste adicional de aprendizaje.

– Económicos: Se centran en los costes a corto plazo.

– Estrategias de las compañías software: “¿Y si el cliente no vuelve a necesitarnos?”.

Dificultades técnicas: – Diseñar código reutilizable es difícil.

– Hacemos las mismas cosas pero no de la misma forma.

– Difícil captura de las similitudes.

– Permitir adaptación.

– La noción correcta de módulo debe reconciliar: abierto - cerrado

reutilización - extensibilidad


Tema 2: Modularidad

21

Paradigmas - Lenguajes • A lo largo del tiempo se han utilizado diferentes maneras de construir sistemas

(paradigmas) persiguiendo parecidos objetivos.

• Paradigma de Construcción de un Sistema:

Colección de conceptos que guían el proceso de construcción de un sistema,

determinando su estructura. Estos conceptos controlan la forma en que pensamos y

formulamos los sistemas.

• Un lenguaje de programación refleja un paradigma:

PARADIGMA

Imperativo

Funcional

Lógico

Orientado a Objetos

LENGUAJE

COBOL, Pascal, C

Lisp, Miranda, Haskel

Prolog

Smalltalk, Eiffel, C++, Java

ELEMENTOS

Algoritmos

Funciones-Reglas If-Then

Predicados-Reglas If-Then

Clases y Objetos


Tema 2: Modularidad

22

• La abstracción es la clave para diseñar buen software.

• Los lenguajes de programación de alto nivel permiten al

programador abstraerse de la arquitectura de la máquina

donde se ejecuta el software (de propósito general).

• Mecanismos para diseñar programas modulares:

• Procedimientos o funciones

• Módulos

• Tipos abstractos de datos (TADS)

• Objetos

Paradigmas - Lenguajes


Tema 2: Modularidad

23

Diseño estructurado vs. OO

¿Qué criterio usamos para encontrar los módulos?

Objetos/

Datos

Acciones/

Funciones

Procesadores

A) Unidades de descomposición funcional Enfoque tradicional

B) Basándose en los principales tipos de datos Enfoque OO

Las tres fuerzas de la computación


Tema 2: Modularidad

24


A

B C D

E H G F

Secuencia

Bucle Condicional

Abstracción funcional de más alto nivel

Refin

am

iento

s sucesivo

s

• Descomposición funcional:

• Respuesta tradicional a la cuestión de modularización

•¿Responde a los requisitos de modularidad?


Tema 2: Modularidad

25


Inconvenientes de la descomposición funcional:

Función principal: “Cima del sistema”

– El “programa principal” es una propiedad volátil

– Sistemas reales no tienen “cima”

– Mejor la visión de un “conjunto de servicios”

Centrado en la interfaz

– Primera pregunta: ¿Que hará el sistema?

– La arquitectura del software debe basarse en

propiedades más profundas.

Ordenación temporal prematura

EX

TE

NS

IBIL

IDA

D


Tema 2: Modularidad

26


Inconvenientes de la descomposición funcional:

Se desarrollan elementos software para satisfacer necesidades

específicas de otro elemento del nivel superior.

“Cultura del proyecto actual”

Las estructuras de datos son descuidadas.

– Funciones y datos deben jugar un papel complementario.

Cuando un sistema evoluciona los datos son más estables que

los procesos.

RE

UT

ILIZ

AC

IÓN


Tema 2: Modularidad

27


Ventajas de la descomposición funcional:

Disciplina de pensamiento lógica y bien organizada.

Técnica simple, fácil de aplicar.

Útil para pequeños programas y algoritmos individuales.

Buena para documentar diseños (describir algoritmos).

Promueve el desarrollo ordenado de sistemas

Adecuada para dominar la complejidad


Tema 2: Modularidad

28


En la programación tradicional tenemos por un lado

los datos y por otro las operaciones sobre esos datos,

pero son entidades independientes.

datos operaciones


Tema 2: Modularidad

29

En la programación OO agrupamos (encapsulamos)

conjuntos de datos relacionados entre sí y operaciones

sobre esos datos en entidades que llamamos objetos.

Objeto

Los datos normalmente están

ocultos y únicamente son

accesibles dentro del propio

objeto

Algunas operaciones están

también ocultas, y representan

servicios de utilidad dentro del

propio objeto

Ciertas operaciones son accesibles desde

el exterior y constituyen servicios que

el objeto ofrece a otros objetos



Tema 2: Modularidad

30

•Con la orientación a objetos, construimos pequeños

modelos software de la realidad y simulamos ésta.

•Un sistema O.O. es un conjunto de objetos que

interactúan entre sí enviándose mensajes mediante

los cuáles se solicitan servicios unos a otros.



Tema 2: Modularidad

31

Las abstracciones funcionales son más volátiles que las de datos.

Esa es una de las ventajas de la OO.



Tema 2: Modularidad

32

• Desarrollo de software orientado a objetos :

Definición

Método de desarrollo de software que basa la arquitectura del

sistema en módulos deducidos de los tipos de objetos que se

manipulan (en lugar de basarse en la función o funciones a las que

el sistema está destinado a asegurar).

Hay que centrar la atención no sobre lo que HACE el sistema,

sino principalmente sobre lo que ES el sistema, en términos de

datos, de componentes, en término de manejo de entidades, de

reacción a las solicitudes.

Orientación a Objetos

modularidad: tipos abstractos de datos · programación orientada a objetos tema 2: modularidad...

Documents