miércoles, 29 de abril de 2015

PROGRAMACION ORIENTADA A OBJETOS

  Gottfried Wilheml von Leibniz (1646-1716), quien aprendió matemáticas de forma autodidacta (método no aconsejable en programación) construyó una máquina similar a la de Pascal, aunque algo más compleja, podía dividir, multiplicar y resolver raíces cuadradas.
Pero quien realmente influyó en el diseño de los primeros computadores fue Charles Babbage (1793-1871). Con la colaboración de la hija de Lord Byron, Lady Ada Countess of Lovelace (1815-1852), a la que debe su nombre el lenguaje ADA creado por el DoD (Departamento de defensa de Estados Unidos) en los años 70. Babbage diseñó y construyó la "máquina diferencial" para el cálculo de polinomios. Más tarde diseñó la "máquina analitica" de propósito general, capaz de resolver cualquier operación matemática. Murió sin poder terminarla, debido al escepticismo de sus patrocinadores y a que la tecnología de la época no era lo suficientemente avanzada. Un equipo del Museo de las Ciencias de Londres, en 1991, consiguió construir la máquina analítica de Babbage, totalmente funcional, siguiendo sus dibujos y especificaciones.
Máquina diferencial de Babbage

Un hito importante en la historia de la informática fueron las tarjetas perforadas como medio para "alimentar" los computadores. Lady Ada Lovelace propuso la utilización de las tarjetas perforadas en la máquina de Babbage. Para que se enteren todos esos machistas desaprensivos, el primer programador/a fue una mujer. En 1880 el censo en Estados Unidos tardó más de 7 años en realizarse. Es obvio que los datos no eran muy actualizados. Un asistente de la oficina del censo llamado Herman Hollerit (1860-1929) desarrolló un sistema para automatizar la pesada tarea del censo. Mediante tarjetas perforadas y un sistema de circuitos eléctricos, capaz de leer unas 60 tarjetas por minuto realizó el censo de 1890 en 3 años ahorrando tiempo y dinero. Más tarde fundó la Tabulating Machine Company y en 1924 tras alguna que otra fusión nació la Internacional Bussines Machines, IBM. ¿ Os suena ?
Atanasoff Berry Computer (ABC)

Las computadoras de hoy en día se sustentan en la lógica matemática basada en unsistema binario. Dicho sistema se implementa sobre dispositivos electrónicos que permiten, o no, pasar la corriente, con lo que se consiguen los 2 estados binarios: 0 y 1. A mediados del siglo XX, cuando se empezaron a construir las primeras computadoras digitales, se utilizaban tubos de vacío para implementar los 2 estados binarios, pero ¿ cómo aparecieron estos conceptos ? Alan Mathison Turing (1912-1954) diseñó una calculadora universal para resolver cualquier problema, la "máquina de Turing". Tuvo mucha influencia en el desarrollo de la lógica matemática. En 1937 hizo una de sus primeras contribuciones a la lógica matemática y en 1943 plasmó sus ideas en una computadora que utilizaba tubos de vacío. George Boole (1815-1864) también contribuyó al algebra binaria y a los sistemas de circuitos de computadora, de hecho, en su honor fue bautizada el álgebra booleana.
La primera computadora digital electrónica patentada fue obra de John Vincent Atanasoff (1903-1995). Conocedor de las inventos de Pascal y Babbage, y ayudado por Clifford Berry (1918-1963), construyó el Atanasoff Berry Computer (ABC). El ABC se desarrolló entre 1937 y 1942. Consistía en una calculadora electrónica que utilizaba tubos de vacío y estaba basada en el sistema binario (sistema numérico en el que se combinan los valores verdadero y falso, o 0 y 1).
Entre 1939 y 1944, Howard Aiken (1900-1973) de la universidad de Harvard en colaboración con IBM desarrolló el Mark 1. Era una computadora electromecánica de 16 metros de largo y más de dos de alto. Tenía 700.000 elementos móviles y varios centenares de kilómetros de cables. Podía realizar las cuatro operaciones básicas y trabajar con información almacenada en forma de tablas.
Por desgracia, los avances tecnológicos suelen producirse gracias a los militares que se aprovechan de la ciencia para perfeccionar sus armas. En la Moore School de la Universidad de Pensilvania se estaba trabajando en un proyecto militar para realizar unas tablas de tiro para armas balísticas. Los cálculos eran enormes y se tardaban semanas en realizarlos. Parece ser que John W. Mauchly (1907-1980), quien dirigía el departamento de física del Ursine College de Filadelfia vivió en casa de Atanasoff durante cuatro días a partir del 13 de Junio de 1941, lo que seguramente aprovechó para conocer las ideas de Atanasoff.
Junto a John Presper Eckert (1919-1995), Mauchly desarrolló una computadora electrónica completamente operacional a gran escala, para acelerar los complicados cálculos del proyecto militar de la universidad Moore. Se terminó en 1946 y se llamó Electronic Numerical Integrator And Computer (ENIAC). El ENIAC tenía 18.000 tubos electrónicos integrados en un volumen de 84 metros cúbicos. Pesaba unas 30 toneladas y consumía alrededor de 100.000 vatios. Su capacidad de cálculo era de 5.000 operaciones por segundo, aunque tenía que programarse manualmente conectándola a 3 tableros que contenían más de 6000 interruptores. Cargar un programa podía ser una tarea de varios días. El calor dispado por semejante monstruo debía ser importante, y se necesitaba una instalación de aire acondicionado. En definitiva, un ordenador portátil... más o menos.
Puede que no os suene, pero quien conozca de "los entresijos de la informática" seguro que considera importante nombrar a Johann Ludwig Von Neumann (1903-1957), genio de las matemáticas, quien tuvo el honor de asistir a las clases de Albert Einstein en la universidad de Berlín. Autor de trabajos de lógica simbólica, matemática pura y aplicada, física y tecnología, publicó un artículo acerca del almacenamiento de los programas, en 1945. Proponía que los programas se guardaran en memoria al igual que los datos, en forma binaria. Esto tuvo como consecuencia el aumento de velocidad de los cálculos y la ausencia de errores producidos por fallos mecánicos al programar la máquina mediante cables.
En cuanto a la aparición de los lenguajes de programación, el archiconocido COBOL, que tantos problemas causó con el "efecto 2000", fue el primer lenguaje en el que no había que programar directamente en código binario, y fue Grace Murray Hoper en 1952, una oficial de la Marina de Estados Unidos desarrolló el primer compilador, un programa que puede traducir enunciados parecidos al inglés en un código binario comprensible para la maquina llamado COBOL (COmmon Business-Oriented Languaje).
A partir de ahí, los avances han sido vertiginosos.
  • La utilización del transistor en las computadoras en 1958, sustituyendo los tubos de vacío
  • La aparición del circuito integrado de mano de Jack Kilby, también en 1958
  • La miniaturización de un circuito electrónico en un chip de silicio en 1961
  • El primer microprocesador, el 4004 de Intel, en 1971
  • Gary Kildall crea el sistema operativo CP/M en 1973
  • IBM comercializa el primer PC en 1980
Recordando a los primeros tiempos del ENIAC, con enormes computadores, en 1998 se terminó el proyecto Blue Pacific. La "maquinita" tiene la nada despreciable cantidad de 5856 procesadores que en conjunto tienen una velocidad de 3'9 teraflops, 2'6 Terabytes de memoria, ocupa 2400 metros cuadrados y tiene un peso de 47 toneladas. Se utiliza para la simulación de explosiones nucleares, y "ha salido" por unos 13000 millones de pesetas... baratito.
Hay muchos más personajes que intervienen en la historia y que han realizado grandes aportaciones, pero no es cuestión de extenderse.


El Objeto

   El objeto es la entidad en torno a la cual gira la POO. Un objeto es un ejemplar concreto de una clase, como por ejemplo el curso de metodología de la programación es un curso concreto dentro de todos los tipos de cursos que pueden existir. Un objeto pertenece a una clase, por lo tanto dispondrá de los atributos (datos) y operaciones (métodos) de la clase a la que pertenece. Un objeto responde al comportamiento definido por las operaciones de la clase a la que pertenece. Es decir, si la clase coche dispone del atributo color y del método arrancar, un coche concreto tendrá un color, y podrá arrancar, exclusivamente.
Estructura de un objeto
Un objeto se puede ver como una "cápsula" de datos y algoritmos que trabajan sobre esos datos. Un objeto no puede acceder directamente a sus datos (atributos). Los atributos son sólo accesibles desde la implementación de los métodos de una clase. Un objeto no puede "manipular" sus propios datos, para ello están los métodos de la clase de dicho objeto: el comportamiento (métodos) de un objeto puede variar el valor (estado) de sus datos (atributos). Por ejemplo, nunca debemos hacer lo siguiente: miCoche.color := 'rojo'. Para esto definiremos métodos que actualicen el valor de los atributos de un objeto, por ejemplo: miCoche.ponerColor('rojo').
En la POO, un objeto no es algo "eterno", se instancian (crean) y se destruyen. Una vez que se haya instanciado un objeto puede recibir mensajes. Los objetos pueden instanciarse de forma estática o de forma dinámica (recordar estos conceptos de capítulos anteriores). Un objeto estático comienza su existencia una vez es declarado (instanciación de objetos estáticos), sin embargo, un objeto dinámico no comienza su existencia al ser declarado, sino al recibir un espacio de memoria (instanciación dinámica de objetos). Por ejemplo:
Códido
Los objetos "se declararán" como atributos de las clases, en las claúsulas var de los métodos o en la lista de parámetros de los métodos. El único objeto que debe ser "declarado" en el programa principal será el de la clase raíz de toda la jerarquía de clases (por cuestiones del lenguaje Pascal orientado a objetos). Los objetos estáticos existen durante la ejecución del programa. Los objetos dinámicos existen mientras no sean destruidos (liberación de la memoria del objeto), mediante la sentencia dispose.
Tras ser instanciado, un objeto consta de los atributos de la clase a la que pertenece, y puede recibir mensajes. Dicho objeto determinará a qué método de su clase corresponde dicho mensaje. Un objeto no podrá recibir mensajes correspondientes a métodos de una clase a la qe no pertenezca. Por ejemplo:
Un objeto sólo puede recibir mensajes de métodos de su clase

La Clase

  Una clase es una descripción de datos y operaciones que describen el comportamiento de cierto tipo de elementos. Por lo tanto, para que pueda haber objetos, antes deben haberse definido las clases a las que pertenecerán dichos objetos. No tiene sentido un objeto sin una clase, ya que el objeto tiene los atributos de la clase a la que pertenece, y recibe mensajes correspondientes a métodos de la clase a la que pertenece.
Una clase se divide en una parte pública y en una parte privada. El nombre de la clase debe ser único. Antes de continuar, recordar cómo era una librería (UNIT) en Pascal. Tiene una parte donde se declaran las cabeceras de los subprogramas (ineterface) que prodrán usarse desde los ficheros que usen la librería, y otra parte donde se implementan dichos subprogramas (implementation).
Parte pública
Describe a qué operaciones responden los objetos de una clase (cómo se comportan los objetos). En esta parte de la clase se declaran las cabeceras de los métodos de la clase que podrán ser "invocados" por los objetos. Es decir, si un método se declara en la parte pública, podrá ser "invocado" por un objeto de dicha clase, de lo contrario no podrá ser "invocado" por un objeto. Es la parte "visible" de la clase, la interfaz de la clase.
Parte privada
Describe los datos de la clase y cómo las operaciones manipulan dichos datos. Esta parte de la clase es donde se oculta (encapsula) la información de la clase: datos e implementación de métodos declarados o no en la parte pública de la clase. Es una parte "no visible", cada objeto de una determinada clase tiene sus atributos (datos) y sus métodos.


Lenguajes Orientados a Objetos

Simula (1967) es aceptado como el primer lenguaje que posee las características principales de un lenguaje orientado a objetos. Fue creado para hacer programas de simulación, en donde los "objetos" son la representación de la información más importante. Smalltalk (1972 a 1980) es posiblemente el ejemplo canónico, y con el que gran parte de la teoría de la programación orientada a objetos se ha desarrollado.
Entre los lenguajes orientados a objetos se destacan los siguientes:
Muchos de estos lenguajes de programación no son puramente orientados a objetos, sino que son híbridos que combinan la POO con otros paradigmas.
Al igual que C++ otros lenguajes, como OOCOBOL, OOLISP, OOPROLOG y Object REXX, han sido creados añadiendo extensiones orientadas a objetos a un lenguaje de programación clásico.
Un nuevo paso en la abstracción de paradigmas de programación es la Programación Orientada a Aspectos (POA). Aunque es todavía una metodología en estado de maduración, cada vez atrae a más investigadores e incluso proyectos comerciales en todo el mundo.

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