3.- Estructura de clases

Estructura de clases

Vamos a comenzar analizando la clase Contador, para ir viendo las partes que forman una clase una por una y en detalle. Este capítulo va a ser un poco aburrido por lo exhaustivo (aunque algunos puntos más complicados como las excepciones y los threads los dejaremos para después), pero me parece bueno tener un resumen completo de la sintaxis desde ahora.

Luego iremos armando pequeñas aplicaciones para probar cada cosa.

Recordemos la definición de la clase Contador:

// Implementación de un contador sencillo
public class Contador {
// Atributos
int cnt;
// Constructor
public Contador() {
cnt = 0;
}
// Métodos
public int incCuenta() {
cnt++;
return cnt;
}
public int getCuenta() {
return cnt;
}
}

Declaración de la clase

La clase se declara mediante la línea public class Contador. En el caso más general, la declaración de una clase puede contener los siguientes elementos:

[public] [final | abstract] class Clase [extends ClaseMadre] [implements Interfase1 [, Interfase2 ]…]

o bien, para interfaces:

[public] interface Interfase [extends InterfaseMadre1 [, InterfaseMadre2 ]…]

Como se ve, lo único obligatorio es class y el nombre de la clase. Las interfases son un caso de clase particular que veremos más adelante.

Public, final o abstract

Definir una clase como pública (public) significa que puede ser usada por cualquier clase en cualquier paquete. Si no lo es, solamente puede ser utilizada por clases del mismo paquete (más sobre paquetes luego; básicamente, se trata de un grupo de clases e interfaces relacionadas, como los paquetes de biblioteca incluídos con Java).

Una clase final (final) es aquella que no puede tener clases que la hereden. Esto se utiliza básicamente por razones de seguridad (para que una clase no pueda ser reemplazada por otra que la herede), o por diseño de la aplicación.

Una clase abstracta (abstract) es una clase que puede tener herederas, pero no puede ser instanciada. Es, literalmente, abstracta (como la clase Number definida en java.lang). ¿Para qué sirve? Para modelar conceptos. Por ejemplo, la clase Number es una clase abstracta que representa cualquier tipo de números (y sus métodos no están implementados: son abstractos); las clases descendientes de ésta, como Integer

o Float, sí implementan los métodos de la madre Number, y se pueden instanciar.

Por lo dicho, una clase no puede ser final y abstract a la vez (ya que la clase abstract requiere descendientes…)

¿Un poco complejo? Se va a entender mejor cuando veamos casos particulares, como las interfases (que por definición son abstractas ya que no implementan sus métodos).

Extends

La instrucción extends indica de qué clase desciende la nuestra. Si se omite, Java asume que desciende de la superclase Object.

Cuando una clase desciende de otra, esto significa que hereda sus atributos y sus métodos (es decir que, a menos que los redefinamos, sus métodos son los mismos que los de la clase madre y pueden utilizarse en forma transparente, a menos que sean privados en la clase madre o, para subclases de otros paquetes, protegidos o propios del paquete).

Implements

Una interfase (interface) es una clase que declara sus métodos pero no los implementa; cuando una clase implementa (implements) una o más interfases,

debe contener la implementación de todos los métodos (con las mismas listas de parámetros) de dichas interfases.

Esto sirve para dar un ascendiente común a varias clases, obligándolas a implementar los mismos métodos y, por lo tanto, a comportarse de forma similar en cuanto a su interfase con otras clases y subclases.

Interface

Una interfase (interface), como se dijo, es una clase que no implementa sus métodos sino que deja a cargo la implementación a otras clases. Las interfases pueden, asimismo, descender de otras interfases pero no de otras clases.

Todos sus métodos son por definición abstractos y sus atributos son finales (aunque esto no se indica en el cuerpo de la interfase).

Son útiles para generar relaciones entre clases que de otro modo no están relacionadas (haciendo que implementen los mismos métodos), o para distribuir paquetes de clases indicando la estructura de la interfase pero no las clases individuales (objetos anónimos).

Si bien diferentes clases pueden implementar las mismas interfases, y a la vez descender de otras clases, esto no es en realidad herencia múltiple ya que una clase no puede heredar atributos ni métodos de una interface; y las clases que implementan una interfase pueden no estar ni siquiera relacionadas entre sí.

El cuerpo de la clase

El cuerpo de la clase, encerrado entre { y }, es la lista de atributos (variables) y métodos (funciones) que constituyen la clase.

No es obligatorio, pero en general se listan primero los atributos y luego los métodos.

Declaración de atributos

En Java no hay variables globales; todas las variables se declaran dentro del cuerpo de la clase o dentro de un método. Las variables declaradas dentro de un método son locales al método; las variables declaradas en el cuerpo de la clase se dice que son miembros de la clase y son accesibles por todos los métodos de la clase.

Por otra parte, además de los atributos de la propia clase se puede acceder a todos los atributos de la clase de la que desciende; por ejemplo, cualquier clase que descienda de la clase Polygon hereda los atributos npoints, xpoints e ypoints.

Finalmente, los atributos miembros de la clase pueden ser atributos de clase o atributos de instancia; se dice que son atributos de clase si se usa la palabra clave static: en ese caso la variable es única para todas las instancias (objetos) de la clase (ocupa un único lugar en memoria). Si no se usa static, el sistema crea un lugar nuevo para esa variable con cada instancia (o sea que es independiente para cada objeto).

La declaración sigue siempre el mismo esquema:

[private|protected|public] [static] [final] [transient] [volatile] Tipo NombreVariable [= Valor];

Private, protected o public

Java tiene 4 tipos de acceso diferente a las variables o métodos de una clase: privado, protegido, público o por paquete (si no se especifica nada).

De acuerdo a la forma en que se especifica un atributo, objetos de otras clases tienen distintas posibilidades de accederlos:

S: puede acceder

N: no puede acceder

X: puede acceder al atributo en objetos que pertenezcan a la subclase, pero no en los que pertenecen a la clase madre. Es un caso especial ; más adelante veremos ejemplos de todo esto.

Static y final

Como ya se vio, static sirve para definir un atributo como de clase, o sea único para todos los objetos de la clase.

En cuanto a final, como en las clases, determina que un atributo no pueda ser sobreescrito o redefinido. O sea: no se trata de una variable, sino de una constante.

Transient y volatile

Son casos bastante particulares y que no habían sido implementados en Java 1.0.

Transient denomina atributos que no se graban cuando se archiva un objeto, o sea que no forman parte del estado permanente del mismo.

Volatile se utiliza con variables modificadas asincrónicamente por objetos en diferentes threads (literalmente "hilos", tareas que se ejecutan en paralelo); básicamente esto implica que distintas tareas pueden intentar modificar la variable simultáneamente, y volatile asegura que se vuelva a leer la variable (por si fue modificada) cada vez que se la va a usar (esto es, en lugar de usar registros de almacenamiento como buffer).

Los tipos de Java

Los tipos de variables disponibles son básicamente 3:

tipos básicos (no son objetos)

arreglos (arrays)

● clases e interfases Con lo que vemos que cada vez que creamos una clase o interfase estamos definiendo un nuevo tipo.

Los arrays son arreglos de cualquier tipo (básico o no). Por ejemplo, existe una clase Integer; un arreglo de objetos de dicha clase se notaría: Integer vector[ ]; Los arreglos siempre son dinámicos, por lo que no es válido poner algo como: Integer cadena[5]; Aunque sí es válido inicializar un arreglo, como en: int días[ ] = { 31, 28, 31, 30, 31, 30, 31, 31, 30, 31, 30, 31 }; char letras[ ] = { 'E', 'F', 'M', 'A', 'M', 'J', 'J', 'A', 'S', 'O', 'N', 'D' };

String nombres[ ] = new String[12];Nota al margen: no confundir un String (cadena de caracteres) con un arreglo de caracteres! Son cosas bien distintas!

Ya hablaremos más adelante de las clases String y StringBuffer.
En Java, para todas las variables de tipo básico se accede al valor asignado a la misma directamente (no se conoce la dirección de memoria que ocupa). Para las demás (arrays, clases o interfases), se accede a través de un puntero a la variable. El valor del puntero no es accesible ni se puede modificar (como en C); Java no necesita esto y además eso atentaría contra la robustez del lenguaje. De hecho, en Java no existen los tipos pointer, struct o union. Un objeto es más que una estructura, y las uniones no se hacen necesarias con un método de programación adecuado (y además se evita la posibilidad de acceder a los datos incorrectamente).
Algo más respecto a los arreglos: ya que Java gestiona el manejo de memoria para los mismos, y lanza excepciones si se intenta violar el espacio asignado a una variable, se evitan problemas típicos de C como acceder a lugares de memoria prohibidos o fuera del lugar definido para la variable (como cuando
se usa un subíndice más grande que lo previsto para un arreglo…).

Y los métodos…

Los métodos, como las clases, tienen una declaración y un cuerpo.

La declaración es del tipo:

[private|protected|public] [static] [abstract] [final] [native] [synchronized] TipoDevuelto NombreMétodo ( [tipo1 nombre1[, tipo2 nombre2 ]…] ) [throws excepción1 [,excepción2]… ]

A no preocuparse: poco a poco aclararemos todo con ejemplos.

Básicamente, los métodos son como las funciones de C: implementan, a través de funciones, operaciones y estructuras de control, el cálculo de algún parámetro que es el que devuelven al objeto que los llama. Sólo pueden devolver un valor (del tipo TipoDevuelto), aunque pueden no devolver ninguno (en ese caso TipoDevuelto es void). Como ya veremos, el valor de retorno se especifica con la instrucción return, dentro del método.

Los métodos pueden utilizar valores que les pasa el objeto que los llama (parámetros), indicados con tipo1 nombre1, tipo2 nombre2… en el esquema de la declaración.

Estos parámetros pueden ser de cualquiera de los tipos ya vistos. Si son tipos básicos, el método recibe el valor del parámetro; si son arrays, clases o interfases, recibe un puntero a los datos (referencia). Veamos un pequeño ejemplo:

public int AumentarCuenta(int cantidad) {
cnt = cnt + cantidad;
return cnt;
}

Este método, si lo agregamos a la clase Contador, le suma cantidad al acumulador cnt. En detalle:

el método recibe un valor entero (cantidad)

lo suma a la variable de instancia cnt

devuelve la suma (return cnt)

¿Cómo hago si quiero devolver más de un valor? Por ejemplo, supongamos que queremos hacer un método dentro de una clase que devuelva la posición del mouse.

Lo siguiente no sirve:

void GetMousePos(int x, int y) {
x = ….; // esto no sirve!
y = ….; // esto tampoco!

}

porque el método no puede modificar los parámetros x e y (que han sido pasados por valor, o sea que el método recibe el valor numérico pero no sabe adónde están las variables en memoria).

La solución es utilizar, en lugar de tipos básicos, una clase:

class MousePos { public int x, y; }

y luego utilizar esa clase en nuestro método:

void GetMousePos( MousePos m ) {

m.x = ……;

m.y = ……;
}

El resto de la declaración

Public, private y protected actúan exactamente igual para los métodos que para los atributos, así que veamos el resto.

Los métodos estáticos (static), son, como los atributos, métodos de clase; si el método no es static es un método de instancia. El significado es el mismo que para los atributos: un método static es compartido por todas las instancias de la clase.

Ya hemos hablado de las clases abstractas; los métodos abstractos (abstract) son aquellos de los que se da la declaración pero no la implementación (o sea que consiste sólo del encabezamiento). Cualquier clase que contenga al menos un método abstracto (o cuya clase madre contenga al menos un método abstracto que no esté implementado en la hija) es una clase abstracta.

Es final un método que no puede ser redefinido por ningún descendiente de la clase.

Las clases native son aquellas que se implementan en otro lenguaje (por ejemplo C o C++) propio de la máquina. Sun aconseja utilizarlas bajo riesgo propio, ya que en realidad son ajenas al lenguaje. Pero la posibilidad de usar viejas bibliotecas que uno armó y no tiene ganas de reescribir existe!.

Las clases synchronized permiten sincronizar varios threads para el caso en que dos o más accedan concurrentemente a los mismos datos. De nuevo, más detalles habrá en el futuro, cuando hablemos de threads.

Finalmente, la cláusula throws sirve para indicar que la clase genera determinadas excepciones. También hablaremos de las excepciones más adelante.