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Introducción: La programación orientada a objetos (POO) nos permite escribir código menos propenso a fallos además de permitirnos la reutilización de código de forma más conveniente. En este artículo veremos las características de la POO desde el punto de vista de los lenguajes de .NET Framework y cómo utilizar los distintos elementos que nos permitirán crear código que sea más fácil de escribir y mantener. LA PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS En Todo Programación existe una sección denominada Cuadernos de Principiantes donde se estudia algoritmia y estructuras de datos a nivel iniciación. Está planificado que se estudie a nivel teórico la programación orientada a objetos, por tanto para aquellos que no tengáis noción alguna sobre POO mejor guarda a buen recaudo este número de TP y espera a aprender los conceptos teóricos necesarios para luego aplicarlos en el marco, nunca mejor dicho, de .NET. LOS PILARES DE LA POO Recordemos que tres son las principales características de un lenguaje orientado a objetos, es decir, se considera que un lenguaje está totalmente orientado a objetos si es capaz de proveer estas tres características: Encapsulación Herencia Polimorfismo Veamos una pequeña descripción de cada una de ellas y después las ampliaremos para comprender mejor su significado y cómo puede ayudarnos a crear aplicaciones que aprovechen todas las posibilidades que nos da la POO. ENCAPSULACIÓN es la cualidad de unificar los datos y la forma de manipularlos, de esta forma podemos ocultar el funcionamiento de una clase y exponer solo los datos que manipula (mediante propiedades), así como proveer de medios para poder manipular dichos datos (mediante métodos). De esta forma solo exponemos al mundo exterior la información y la forma de manipularla, ocultando los detalles usados para manejar esos datos y, lo que es más importante, evitando que nadie manipule de una forma no controlada dicha información. HERENCIA es la cualidad de poder crear nuevas clases (o tipos) basadas en otras clases, de forma que la nueva clase obtenga todas las características de la clase que ha heredado, tanto los datos que contiene como la forma de manipularlos, pudiendo añadir nuevas características e incluso cambiar el comportamiento de algunas de las incluidas en la clase base, (siempre que así se haya previsto). Mediante la herencia podemos crear de forma fácil una jerarquía de clases que comparten un mismo comportamiento básico pero que cada nueva generación puede tener (y de hecho tiene) un nuevo comportamiento. POLIMORFISMO es la cualidad de implementar de forma particular algunas de las características que tienen las clases, de forma que cuando necesitemos usarlas no nos preocupe la implementación interna que cada una tenga, lo que realmente nos interesa o nos debe importar es que podemos usar esas características e incluso podamos acceder a ellas de forma anónima... o casi. LAS CLASES Y ESTRUCTURAS Como hemos estado mencionando, en los lenguajes orientados a objetos, existe el concepto clase. Cuando hablamos de clases, también podemos extenderlo a estructuras, de hecho, para los programadores de C++ una clase no es más que una estructura que se comporta de forma diferente. Una clase es una pieza de código en la que podemos definir una serie de datos y al mismo tiempo unos métodos (funciones o procedimientos) que nos permitirán acceder a esos datos. Cuando definimos una clase, lo que estamos haciendo es definir una plantilla, a partir de la cual podemos crear objetos en la memoria. Por tanto, la clase es el molde con el cual podemos crear nuevos objetos. Para poder crear algo "tangible" a partir de una clase, tenemos que crear en la memoria un nuevo objeto del tipo de la clase, en estos casos lo que decimos es que instanciamos un nuevo objeto de la clase. A partir de ese momento tendremos algo real con lo que podemos trabajar: una instancia de la clase, es decir, la definición realizada en la clase se ha convertido en un objeto al que podemos acceder y que podemos empezar a utilizar, dándole nuevos valores a los datos que manipula y usando las funciones que nos permiten manipular dichos datos. La diferencia principal entre una clase y una estructura es la forma en que se crean los objetos que representan a esas "ideas". Los objetos creados a partir de las clases son objetos por referencia, es decir, si declaramos una variable para manipular ese objeto, lo que tendremos será una referencia (o puntero) a una dirección de memoria en la que realmente está el objeto. Mientras que los objetos creados a partir de una estructura se almacenan de forma diferente, en lugar de "apuntar" a una dirección de memoria en la que se encuentra el objeto, es como si las variables declaradas como estructuras fuesen realmente el objeto permitiéndonos hacer ciertas operaciones y manipulaciones que los objetos obtenidos a partir de una clase no pueden realizar de la misma forma. Esto lo veremos después con más detalle. dijo:NOTA: Clases En .NET siempre usamos una clase para escribir cualquier tipo de código. Por tanto, hagamos lo que hagamos en .NET Framework, debemos hacerlo dentro de una clase. Esto no quiere decir que siempre tengamos que usar las características de la POO, ya que si simplemente queremos hacer una aplicación que muestre un mensaje en la consola, el código no tiene porqué usar la herencia, el polimorfismo o la encapsulación, simplemente escribimos el código que muestre el mensaje y asunto arreglado, pero lo que si podremos hacer es usar algunas de las "otras" ventajas que nos aporta la programación orienta a objetos. INTERFACES Cuando hablamos de polimorfismo, ineludiblemente tenemos que hablar de las interfaces, ya que, principalmente, nos posibilita utilizar esta característica de la POO. La pregunta es: ¿qué es una interfaz? Aquí no hablamos de "interfaces de usuario", es decir, lo que se mostrará al usuario de nuestra aplicación, sino a una clase especial en la que solamente se definen los métodos y propiedades que una clase que la implemente debe codificar. Las interfaces representan un contrato, de forma que cualquier clase que la implemente debe utilizar los miembros de la interfaz usando la misma forma en que ésta la ha descrito: mismo número de argumentos, mismo tipo de datos devuelto, etc. Gracias a la implementación de interfaces podemos crear relaciones entre clases que no estén derivadas de la misma clase base, pero que tengan métodos comunes, al menos en la forma, aunque no necesariamente en el fondo. Anteriormente usamos el ejemplo del método Guardar, este método se puede definir en una interfaz, las clases que quieran implementar un método Guardar "estandarizado" firmarán un contrato con la interfaz que lo especifica, aunque la forma interna de funcionamiento solo atañe al programador de la clase, lo importante es saber que cualquier clase que haya firmado ese contrato tendrá que seguir las condiciones impuestas por la interfaz, de esta forma todas las clases tendrán un método Guardar "compatible", aunque, tal como mostramos antes, cómo se realice esa acción de guardar no debe preocuparnos, simplemente nos fiaremos de que se ha implementado adecuadamente para almacenar los datos que la clase manipula. dijo:NOTA: HERENCIA MÚLTIPLE Y HERENCIA SIMPLE En C++ y algunos otros lenguajes orientados a objetos se permiten la herencia múltiple, es decir, una clase se puede derivar de varias clases a la vez. Los lenguajes de .NET Framework, usan lo que se denomina herencia simple, es decir, una clase solo se puede derivarse directamente de otra clase, si bien se permite implementar múltiples interfaces. Pero debido a cómo funciona la herencia, cualquier clase derivada a partir de otra, heredará indirectamente todas las clases e interfaces que la clase base haya heredado o declarado. Además, en .NET, todas las clases siempre se derivan de la clase base Object que es la clase que está en la parte superior de la jerarquía de clases. CONSTRUCTORES Y DESTRUCTORES, EL PUNTO DE INICIO Y FINAL DE LAS CLASES Cuando creamos un objeto a partir de una clase, se sigue un proceso, el cual empieza en el momento en que decidimos crear una nueva instancia de dicha clase. En estos casos, el compilador utiliza lo que se llama el constructor de la clase. Siempre que se crea un nuevo objeto en la memoria está involucrado el constructor de la clase. Los constructores son procedimientos especiales (funciones que no devuelven un valor) en los que podemos escribir toda la lógica que debe usarse para la correcta creación del objeto. Por ejemplo, podemos inicializar las variables usadas, podemos asignarle algunos valores predeterminados, etc. De igual forma, cuando un objeto ya no se necesita más, se destruye mediante una llamada al destructor de la clase. En .NET la destrucción de los objetos suele hacerse de forma automatizada, es decir, a diferencia de lo que ocurre en otros entornos de programación, no es necesario destruir explícitamente un objeto para eliminarlo de la memoria, esa gestión de limpieza de objetos la realiza el recolector de basura (Garbage Collector, GC) de .NET, el cual decide cuando un objeto no se necesita más y en ese caso lo elimina dejando libre la memoria utilizada para otros menesteres. LOS MIEMBROS DE LAS CLASES: CAMPOS, PROPIEDADES Y MÉTODOS Como hemos comentado, las clases manejan datos y proveen de funciones para acceder a esos datos. Para ser precisos, los datos se mantienen o almacenan internamente en los campos declarados en las clases. Los campos no son otra cosa que variables declaradas en la clase, habitualmente declaradas de forma privada. ¿Por qué declaradas de forma privada? Precisamente para seguir o cumplir la característica de encapsulación de la POO, es decir, los datos no deben exponerse de forma directa. Si queremos exponer los datos, podemos usar las propiedades. Las propiedades son funciones especiales que nos permiten acceder a esos datos, aunque para ser más precisos, las propiedades realmente representan a los datos que una clase contiene, al menos de forma pública. De esa forma podemos "controlar" la forma en que se leen o asignan esos datos, ya que las propiedades realmente son funciones en las que podemos escribir código para controlar los valores asignados o leídos. Los métodos nos permitirán realizar acciones sobre los datos, por ejemplo devolver un rango de valores o simplemente una representación amigable de la información contenida. Debido a que algunas veces los métodos devolverán algo y otras no, podemos usar tanto funciones que devuelvan o no un valor. dijo:NOTA: Métodos En C# los métodos siempre son funciones, que devolverán un tipo concreto o el valor especial void, que se usa para indicar que una función no devolverá ningún valor. En Visual Basic .NET existen dos tipos de métodos distintos, las funciones (Function) que siempre devuelven un valor y los procedimientos (Sub) que no devuelven ningún valor. Además de los campos, métodos y propiedades, las clases tienen otros miembros como los eventos y las enumeraciones. Éstos nos permitirán recibir notificaciones de cuando algo ocurra (eventos) o declarar ciertos valores constantes que podemos usar para restringir algunos valores asignados a las propiedades o que nos permitan seleccionar de forma coherente la información que queremos obtener (enumeraciones). EL ÁMBITO DE LOS MIEMBROS DE LAS CLASES Las buenas formas de trabajar con las clases nos indican que los campos deberían ser privados, con idea de que no estén accesibles de forma externa. Por supuesto también podemos definir otros miembros de las clases de forma privada, esto es útil cuando la funcionalidad es para uso exclusivo de otros miembros de la clase. Pero cuando queremos exponer la funcionalidad fuera de la clase podemos hacerla de varias formas, aquí es donde entran en juego el ámbito de los miembros de las clases. El ámbito lo aplicamos para permitir el acceso desde cualquier código fuera de la clase o para restringir ese acceso. Dependiendo de cómo queramos que se acceda a los miembros de la clase podemos usar distintos modificadores de ámbito. Veamos los que podemos usar y cuando y porqué usarlos. La instrucción entre paréntesis será la que tendremos que usar en C#. Private (private). Para uso privado. Cuando declaramos un miembro como privado sólo lo podremos acceder desde la propia clase. Este es el más restrictivo y el que se recomienda para los campos y las funciones de uso interno. Protected (protected). Uso protegido. Los elementos declarados como protegidos sólo estarán accesibles, además de en la propia clase, por cualquier clase derivada. Friend (internal). Para uso dentro de la propia aplicación. Cuando declaramos un miembro con este modificador, solo podremos acceder a él desde la propia clase o desde cualquier código que se encuentre en el mismo ensamblado (proyecto). Protected Friend (protected internal). Una mezcla de Protected y Friend, es decir solo accesible desde las clases derivadas o desde el mismo proyecto. Public (public). Este modificador de ámbito nos permite exponer públicamente cualquier miembro de la clase, de forma que no haya restricciones para acceder a él. dijo:NOTA: Ámbito Los miembros de una clase los podemos declarar sin especificar el ámbito, dependiendo del lenguaje de programación que usemos se aplicará un modificador de ámbito u otro. En C#, si no indicamos el ámbito, las declaraciones se consideran privadas, mientras que en Visual Basic .NET el ámbito predeterminado es Friend. CLASES ABSTRACTAS Y SELLADAS De igual forma que podemos modificar el comportamiento de los miembros de una clase, también podemos cambiar el comportamiento predeterminado de las clases. Como hemos comentado, las clases de .NET pueden usarse para crear nuevas clases derivadas de ellas, esta es la funcionalidad predeterminada, pero no obligatoria, es decir, si queremos podemos usar una clase por si misma o como base de otras. Pero también podemos hacer que una clase solamente se use como clase base de otras, pero no se puedan usar para crear nuevas instancias en memoria, este es el caso de las clases abstractas. Una clase abstracta puede contener miembros abstractos, miembros normales o virtuales. Para indicar que una clase es abstracta, se usa el modificador MustInherit en Visual Basic o abstract en C#. La contrapartida de las clases abstractas son las clases selladas o clases que no se pueden usar como clases base, en estos casos las clases las definiremos como NotInheritable en Visual Basic o sealed en C#. Como es lógico, las clases no heredables se pueden usar en ocasiones en las que no nos interese que nadie cambie el comportamiento que tiene, por tanto no se podrán declarar miembros virtuales ni abstractos, ya que no tendría ningún sentido. Las estructuras siempre son "clases selladas", (aunque no se use un modificador para indicarlo), por tanto, no podemos usarlas como base de otras. Videos: link: http://www.youtube.com/watch?v=PPFBo2_Gs3g link: http://www.youtube.com/watch?v=4yP7s9NzGEk link: http://www.youtube.com/watch?v=LgqBnh6kVYY link: http://www.youtube.com/watch?v=U0IdV4foTPM link: http://www.youtube.com/watch?v=dFFql8IwJwM