Programación orientada a objetos

La Programación Orientada a Objetos (POO u OOP según siglas en inglés) es una metodología de diseño de software y un paradigma de programación que define los programas en términos de "clases de objetos", objetos que son entidades que combinan estado (es decir, datos) y comportamiento (esto es, procedimientos o métodos). La programación orientada a objetos expresa un programa como un conjunto de estos objetos, que se comunican entre ellos para realizar tareas. Esto difiere de los lenguajes procedurales tradicionales, en los que los datos y los procedimientos están separados y sin relación. Estos métodos están pensados para hacer los programas y módulos más fáciles de escribir, mantener y reutilizar.

Otra manera en que esto es expresado a menudo, es que la programación orientada a objetos anima al programador a pensar en los programas principalmente en términos de tipos de datos, y en segundo lugar en las operaciones ("métodos") específicas a esos tipos de datos. Los lenguajes procedurales animan al programador a pensar sobre todo en términos de procedimientos, y en segundo lugar en los datos que esos procedimientos manejan.

Los programadores que emplean lenguajes procedurales, escriben funciones y después les pasan datos. Los programadores que emplean lenguajes orientados a objetos definen objetos con datos y métodos y después envían mensajes a los objetos diciendo que realicen esos métodos en sí mismos.

Algunas personas también diferencian la POO sin clases, la cual es llamada a veces programación basada en objetos.

Caracteristicas de la POO

Hay un cierto desacuerdo sobre exactamente que características de un método de programación o lenguaje le califican como "orientado a objetos", pero hay un consenso general en que las características siguientes son las más importantes (cada una de las cuales se explica más detalladamente en su respectiva página enlazada):

• Abstracción: 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 los están, una variedad de técnicas son requeridas para ampliar una abstracción.
• Encapsulamiento: También llamada "ocultación de la información", esto asegura que los objetos no pueden cambiar el estado interno de otros objetos de maneras inesperadas; solamente los propios métodos internos del objeto pueden acceder a su estado. Cada tipo de objeto expone una interfaz a otros objetos que especifica cómo otros objetos pueden interactuar con él. Algunos lenguajes relajan esto, permitiendo un acceso directo a los datos internos del objeto de una manera controlada y limitando el grado de abstracción.
• Polimorfismo: 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 referente. 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: Organiza y facilita el polimorfismo y la encapsulación permitiendo a los objetos ser definidos y creados como tipos especializados de objetos preexistentes. Estos pueden compartir (y extender) su comportamiento sin tener que reimplementar su comportamiento. Esto suele hacerse habitualmente agrupando los objetos en clases y las clases en árboles o enrejados que reflejan un comportamiento común.

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. Según se informa, la historia es que trabajaban en simulaciones de naves, y fueron confundidos por la explosión combinatoria de cómo las diversas cualidades de diversas naves podían afectar unas a las otras. La idea ocurrió para agrupar los diversos tipos de naves en diversas clases de objetos, siendo responsable cada clase de objetos de definir sus propios datos y comportamiento. Fueron refinados más tarde en Smalltalk, que fue desarrollado en Simula en Xerox PARC pero diseñado para ser un sistema completamente dinámico en el cual los objetos se podrían crear y modificar "en marcha" en lugar de tener un sistema basado en programas estáticos.

La programación orientada a objetos tomó posición como la metodología 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 los cuales la programación orientada a objetos está particularmente bien adaptada.

Las características de orientación a objetos fueron agregadas a muchos lenguajes existentes durante ese tiempo, incluyendo Ada, BASIC, Lisp, Pascal, y otros. La adición de estas características a los lenguajes que no fueron diseñados inicialmente para ellas condujo a menudo a problemas de compatibilidad y a la capacidad de mantenimiento del código. Los lenguajes orientados a objetos "puros", por otra parte, carecían de las características de las cuales muchos programadores habían venido depender. Para saltar este obstáculo, se hicieron muchas tentativas para crear nuevos lenguajes basados en métodos orientados a objetos, pero permitiendo algunas características procedurales 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, para la cual Java tiene características especiales.

Diferencias con la programación procedural

Apenas como programación procedural conducida a los refinamientos de la técnica, tales como la programación estructurada, los métodos modernos de diseño de software orientado a objetos incluyen refinamientos tales como el uso de los patrones de diseño, diseño por contrato, y lenguajes de modelado (tales como UML).

La programación procedimental clásica presenta ciertos problemas, que han ido haciéndose cada vez más graves, a medida que se construían aplicaciones y sistemas informáticos más complejos, entre los que destacan los siguientes:

• Modelo mental anómalo. Nuestra imagen del mundo se apoya en los seres, a los que asignamos nombres sustantivos, mientras la programación clásica se basa en el comportamiento, representado usualmente por verbos.
• Es difícil modificar y extender los programas, pues suele haber datos compartidos por varios subprogramas, que introducen interacciones ocultas entre ellos.
• Es difícil mantener los programas. Casi todos los sistemas informáticos grandes tienen errores ocultos, que no surgen a la luz hasta después de muchas horas de funcionamiento.
• Es difícil reutilizar los programas. Es prácticamente imposible aprovechar en una aplicación nueva las subrutinas que se diseñaron para otra.

En la programación orientada a objetos pura no deben utilizarse llamadas de subrutinas, únicamente mensajes.

Por ello, a veces recibe el nombre de programación sin CALL, igual que la programación estructurada se llama también programación sin GOTO.

Sin embargo, no todos los lenguajes orientados a objetos prohíben la instrucción CALL (o su equivalente), permitiendo realizar programación híbrida, procedimental y orientada a objetos a la vez.

La Programación orientada a objetos como solución

La programación orientada a objetos es una nueva forma de programar que proliferó a partir de los años ochenta y trata de encontrar solución a estos problemas utilizando los siguientes conceptos:

• Objetos: entidades complejas provistas de datos (propiedades, atributos) y comportamiento (funcionalidad, programas, métodos).Corresponden a los objetos reales del mundo que nos rodea.
• Clases: conjuntos de objetos que comparten propiedades y comportamiento.
• Herencia: las clases no están 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.
• Encapsulamiento: cada objeto está aislado del exterior, es un módulo natural, y la aplicación entera se reduce a un agregado o rompecabezas de objetos. 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.
• Polimorfismo: programas diferentes, asociados a objetos distintos, pueden compartir el mismo nombre, aunque el significado del programa varíe según el objeto al que se aplica.

Nuevos conceptos

La programación orientada a objetos introduce nuevos conceptos, que a veces no son más que nombres nuevos aplicados a conceptos antiguos, ya conocidos. Entre ellos destacan los siguientes:

• Método: es un programa asociado a un objeto (o a una clase de objetos), cuya ejecución se desencadena mediante un "mensaje". En analogía con un lenguaje procedural se le llamaría "función".
• Mensaje: una comunicación dirigida a un objeto, que le ordena que ejecute uno de sus métodos con ciertos parámetros.
• Propiedad, atributo o variable: datos asociados a un objeto o a una clase de objetos.

Lenguajes orientados a objetos

Entre los lenguajes orientados a objetos destacan los siguientes:

• Smalltalk
• Objective-C
• C++
• Ada 95
• Java
• Ocaml
• Python
• Delphi
• Lexico (en castellano)
• C Sharp
• Eiffel
• Ruby
• ActionScript
• Visual Basic.NET
• PHP
• PowerBuilder

Estos lenguajes de programación son muy avanzados en orientación a objetos.

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.