Tipos de datos abstractos (ADT).

   Desde el punto de vista de la programación, es importante que los programadores puedan definir sus propias abstracciones de datos, de tal forma que dichas abstracciones trabajen de manera parecida a las abstracciones o a las primitivas de datos proporcionadas por el sistema subyacente.

   Un tipo de dato abstracto o ADT (Abstract Data Type) es definido por una especificación abstracta, es decir, permite especificar las propiedades lógicas y funcionales de un tipo de dato.

   Desde el punto de vista de los ADT, un tipo de dato es un conjunto de valores y un grupo de operaciones definidas sobre dichos valores. El conjunto de valores y el de las operaciones forman una estructura matemática que se implementa usando una estructura de datos particular de hardware o de software.

   El concepto de ADT está relacionado con la concepción matemática que define al tipo de datos por lo que, al definir un ADT como concepto matemático, no interesa la eficiencia del espacio o del tiempo (los cuales son aspectos relacionados con la implementación del ADT), sino las propiedades y características inherentes a él. La definición de un ADT no se relaciona en lo absoluto con los detalles de la implementación; de hecho, tal vez ni siquiera sea posible implementar un ADT particular en ningún tipo de hardware o software (piense por ejemplo en los números reales y en la propiedad de la densidad de los números reales por ejemplo).

   Un ADT consta de dos partes: una definición de valor y una definición de operador, mismas que se describen a continuación:

1. La definición del valor establece el conjunto de valores para el ADT y consta a su vez de dos partes:
1. Una cláusula de definición.
2. Una cláusula de condición. Para la definición de un ADT racional por ejemplo, una cláusula de condición estaría relacionada con la restricción de que el denominador de un número racional no puede ser cero.
2. En la definición del operador cada operador está definido como una operación abstracta con condiciones previas opcionales, y las condiciones posteriores o postcondiciones.

   Por otro lado, para la implementación de un ADT, es necesario tomar en cuenta los siguientes aspectos:

• Hacer disponible (pública) la definición del nuevo tipo.
• Hacer disponibles un conjunto de operaciones que puedan ser utilizadas para manipular las instancias del tipo definido (métodos públicos de servicios).
• Proteger los datos asociados con el tipo de dato que está siendo definido (atributos privados), de tal forma que dichos datos sólo puedan ser accedidos por medio de los métodos proporcionados para ello.
• Poder generar múltiples instancias del tipo definido, preferentemente, con más de una opción de inicialización, siempre que ésto no entre en contradicción con la definición o restricciones del tipo.

   Es importante resaltar que, asociado con un ADT particular, puede haber una o más implementaciones distintas.

   En resumen, los ADT son un mecanismo de abstracción sumamente importante y, dado que la programación orientada a objetos (POO) se fundamenta en la abstracción, es posible decir que constituye uno de los pilares de la orientación a objetos.

Especificación del ADT racional.
   Existen varios métodos para especificar un ADT, desde notaciones matemáticas hasta descripciones detalladas hechas en lenguaje natural. Lo importante de la especificación es que sea clara y no ambigüa.

   Esta sección, debido a las limitaciones de formato inherentes al blog, hará uso de algo parecido a una notación matemática apoyándose del lenguaje natural para la especificación del ADT racional.

   Sea r un número racional (Q). Se define r como el cociente de dos números enteros, es decir:

r = p / q

donde p, q son números enteros (Z) y q distinto de cero (!=0).

   Las operaciones aritméticas de suma, resta, multiplicación y división de dos números racionales se especifican a continuación.

   Sean r1 y r2 son dos números racionales (Q) definidos como:

r1 = p1 / q1 con p1, q1 números enteros (Z) y  q1 != 0

r2 = p2 / q2 con p2, q2 números enteros (Z) y  q2 != 0

entonces:

1. r1 + r2 = (p1 / q1) + (p2 / q2) = [ (p1 * q2) + (p2 * q1) ] / (q1 * q2).
2. r1 - r2 = (p1 / q1) - (p2 / q2) = [ (p1 * q2) - (p2 * q1) ] / (q1 * q2).
3. r1 * r2 = (p1 / q1) * (p2 / q2) = (p1 * p2) / (q1 * q2).
4. r1 / r2 = (p1 / q1) / (p2 / q2) = (p1 * q2) / (q1 * p2).

   Observe la especificación de los valores para el ADT racional, y la restricción que existe sobre el valor del denominador representado por q1 y q2 respectivamente.

   Finalmente, note que se ha proporcionado también la especificación de las operaciones aritméticas asociadas al ADT.

Un vistazo al lenguaje Java.

   El lenguaje de programación Java (Java es una marca registrada de Oracle Corporation) es amado por muchos y odiado por otros y no participaré en un debate estéril y ocioso. Sólo diré que, como casi todo en la vida, Java tiene sus ventajas y desventajas; lo que es innegable es que es un lenguaje de programación ampliamente difundido y utilizado y en ese sentido, resulta importante conocerlo y familiarizarse con él, independientemente de las posturas ideológicas y preferencias personales.

   Esta entrada del blog no es un tratado del lenguaje; es más, ni siquiera se acerca a un resumen, es más bien un compendio de referencia a la mano para el lector familiarizado con algún lenguaje de programación.

   La referencia obligada para esta entrada y para todo el blog en general es el API (Application Programming Interface) correspondiente a la versión 8 del lenguaje.

Orígenes y características.
   Java es un lenguaje de programación originalmente desarrollado por James Gosling cuando trabajaba en la desaparecida empresa Sun Microsystems, la cual fue adquirida por Oracle Corporation en el año 2009.
 
   El lenguaje fue publicado oficialmente en 1995 y deriva su sintaxis de C y C++; sin embargo, cuenta con menos facilidades de bajo nivel que cualquiera de ellos. Por otro lado, las aplicaciones o programas de Java son generalmente compiladas a bytecodes, los cuales pueden procesarse en cualquier máquina virtual Java (JVM) sin importar la arquitectura de la computadora, permitiendo así una mayor portabilidad del software entre plataformas.
 
   Java es un lenguaje de programación de propósito general, concurrente, basado en clases, y orientado a objetos, diseñado específicamente para tener tan pocas dependencias de implementación como fuera posible. Su intención es permitir que los desarrolladores de aplicaciones escriban el programa una vez, y lo ejecuten en cualquier dispositivo (WORA - Write Once, Run Anywhere).

Estructura general de una clase.
   La estructura general de la definición de una clase en Java es como la que se muestra en el Ejemplo EstructuraJava.

   Las líneas 1-5 muestran el uso de comentarios, se recomienda ampliamente iniciar la definición de cada clase con un comentario que describa el propósito de la clase. También es posible definir comentarios de la forma que se muestra en las líneas 10, 13, 17, y 18.

   La línea 6 muestra la definición de paquetes. Un paquete es un conjunto de clases relacionadas y la palabra reservada package, especifica a qué paquete pertenecen todas las clases definidas en el archivo fuente.

   En Java es posible definir más de una clase por archivo pero sólo una de ellas puede ser pública, y su nombre (identificador) debe corresponder con el nombre del archivo que la contiene. Para el caso del ejemplo anterior, el nombre de la clase es EstructuraJava y el del archivo EstructuraJava.java.

   La línea 7 muestra la importación de clases. Las clases se encuentran ubicadas en paquetes dentro del API, y cuando una clase utiliza alguna clase definida en algún otro paquete, ésto se especifica con la palabra reservada import.

   Las clases se definen por medio de la cláusula class y un identificador. En general, Java define tres niveles de acceso:

1. public (público) hace que una clase, método o atributo sea accesible para cualquier otra clase.
2. protected (protegido) hace a un método o atributo accesible únicamente por las clases del mismo paquete, o por subclases de la clase.
3. private (privado) hace a un método o atributo accesible únicamente desde su propia clase.

   La línea 11 muestra la definición de atributos, los cuales están compuestos por un identificador para el objeto (objeto), y el nombre de la clase de la que se derivará o instanciará. La definición de todos los atributos necesarios para la clase, siguen la misma estructura.

   Las líneas 14-15 muestran la definición de constructores. En la instanciación o generación de nuevos objetos, los objetos se construyen, por lo que no es posible crear un nuevo objeto sin un constructor. Un constructor es el código que se procesa cuando se crea un objeto a través de la cláusula new. La construcción de un objeto es un mecanismo mucho más elaborado del que aquí se describe, pero la explicación a detalle queda fuera de los alcances de esta entrada, y con la generalidad que se ha comentado antes, basta por ahora.

   Finalmente, las líneas 19-20 muestran la definición de métodos. Los métodos siguen los niveles de acceso descritos con anterioridad, pueden o no regresar un objeto de alguna clase (ClaseR) o un tipo de dato primitivo; y puede haber tantos como servicios quiera proporcionar la clase que los define.

Bienvenid@ a Java.
   El Ejemplo Bienvenido1 muestra el primer programa en Java que se describirá. La línea 5 del ejemplo muestra el punto de entrada de cualquier programa en Java: el método main, éste método siempre tendrá la forma que se muestra, la cual se conoce en general como la firma del método. La explicación y los detalles de args se revisará en los Ejemplos selectos de transición.

   En Java sólo es posible enviar mensajes a objetos que definan métodos públicos; sin embargo, la clase Bienvenido1 establece que su método main es static, lo cual quiere decir que puede ser invocado (llamado) sin una instancia específica u objeto que lo reciba. De hecho ésto es un mecanismo que utiliza Java para poder generar clases de utilerías o servicios sin embargo su uso debería ser minimizado, ya que se incurre en el estilo de la programación estructurada al utilizar dichas clases como bibliotecas de funciones.

   Finalmente, la forma más común de imprimir mensajes en la salida estándar (pantalla), es la que aparece en la línea 6 del Ejemplo Bienvenido1. System es una clase de servicios que tiene Java, y entre dichos servicios está el método println del objeto out, el cual recibe como argumento un objeto que representa una cadena (String), y lo envía a la salida estándar imprimiendo un salto de línea al final. La salida del Ejemplo Bienvenido1 se muestra en la siguiente figura:

Salida del Ejemplo Bienvenido1.

   Una versión ligeramente modificada del Ejemplo Bienvenido1 se muestra en el Ejemplo Bienvenido2.

   Observe ahora que en la línea 6 se ha cambiado el método println por el método print. Este último hace lo mismo que el método println con la diferencia de que el método print no imprime un salto de línea al final, de ahí que se haya dejado un espacio al final de la cadena Bienvenid@. La salida del Ejemplo Bienvenido2 es idéntica a la del Ejemplo Bienvenido1.

   Un tercera variación del Ejemplo Bienvenido1 se muestra en el Ejemplo Bienvenido3, el cual muestra el uso de la secuencia de escape \n para introducir un salto de línea en cualquier parte de la cadena que se desea imprimir. La salida del Ejemplo Bienvenido3 se muestra en la siguiente figura:

Salida del Ejemplo Bienvenido 3.

   Finalmente se presenta el Ejemplo Bienvenido4, el cual hace uso de la función printf para imprimir un mensaje en la pantalla. Aquellos lectores que estén familiarizados con el lenguaje de programación C se sentirán cómodos utilizando dicha función.

   Sin entrar mucho en detalles, sólo se indicará que %s es un especificador de formato que le indica a la función printf que imprima una cadena, misma que tomará después de la primera coma (,). Es importante señalar que por cada especificador de formato (tres en el ejemplo) debe existir su correspondiente cadena. La salida del Ejemplo Bienvenido4 es idéntica a la salida del Ejemplo Bienvenido3.

Compilación.
   Existen diferentes entornos de programación o (IDE - Integrated Development Environment) que pueden ser utilizados para desarrollar programas en Java, tales como JavaBeans, JCreator, Eclipse, etc., se recomienda al lector buscar y familiarizarse con alguno de ellos o con algún otro IDE que sea de su preferencia.

   Esta sección describe muy brevemente los pasos para la compilación desde la línea de comandos, ya que los programas de ejemplo de todo el blog pueden ser visualizados y editados en cualquier editor de texto, y compilados con el compilador de Java (javac) sin necesidad de un IDE. Es importante aclarar que se asume que se tiene instalado el jdk (java development kit). Si tiene dudas al respecto, consulte los detalles de instalación del jdk en la página oficial de Java.

   Para saber la versión de Java que tiene instalada, puede escribir desde la línea de comandos:

   $ javac -version

   Lo que deberá aparecer en su pantalla es la versión correspondiente del compilador; si aparece un mensaje distinto, es probable que no tenga instalado el jdk o que las rutas de acceso no sean las correctas.

   Para compilar el programa del Ejemplo Bienvenido1 (descrito en párrafos anteriores), tiene que escribir:

   $ javac Bienvenido1.java

   Cuando un programa se compila siguiendo la idea planteada, se buscarán todas las clases requeridas dentro del directorio de trabajo actual, mismo que corresponde al directorio en donde se haya ejecutado el compilador de Java. Si alguna clase tuviera algún problema, se reportará dicha situación antes de volver a visualizar el símbolo del sistema ($); en otro caso, se visualiza de manera casi inmediata el símbolo del sistema y observará que se han creado nuevos archivos, los cuales corresponden a los nombres de las clases pero con extensión class, mismos que representan los bytecodes que interpreta la máquina virtual de Java.

   La máquina virtual de Java o JVM es la encargada de interpretar y procesar los bytecodes que representan las instrucciones del programa compilado. La JVM está representada por el programa java, por lo que, para ejecutar un programa en Java, se debe proporcionar a la JVM la clase principal, la cual es la que contiene el método main:

   $ java Bienvenido1

   La salida del comando anterior, debería ser el mensaje presentado en la siguiente figura:

Salida esperada después de compilar y ejecutar el Ejemplo Bienvenido1.

 

 

POO (mensajes y métodos).

   Una de las principales inquietudes que expresan los estudiantes acerca del paradigma orientado a objetos está relacionada con los mensajes y los métodos. En este sentido, se iniciará con un ejemplo sumamente sencillo el cual irá evolucionando progresivamente con la finalidad de ilustrar dichos conceptos.

   Métodos sin argumentos.
   El Ejemplo Parvulo1 muestra la definición de la clase Parvulo1, misma que no contiene atributos pero sí un método cuyo identificador o nombre es mensaje.

   El método mensaje tiene como única responsabilidad la impresión en la salida estándar de una cadena (los detalles generales del funcionamiento de println son presentados en la entrada Un vistazo al lenguaje Java).

   En base a lo anterior, la clase Parvulo1 es una especie de plantilla capaz de generar objetos con una única responsabilidad o servicio, y no puede ser instanciada ni ejecutada por sí misma. Para poder instanciar objetos de la clase Parvulo1 y poder visualizar su funcionamiento, se requiere de una clase de prueba que permita generar una instancia de ella.

   La clase de prueba para el Ejemplo Parvulo1 es la clase PruebaParvulo1 que se presenta en el Ejemplo PruebaParvulo1.

   La clase PruebaParvulo1 tiene la estructura de la mayoría de las clases de prueba que se utilizarán en el blog, y está basada en la definición del método main.

   En la línea 7 se define el objeto parvulo cuya clase (tipo) de la que deriva es Parvulo1; así mismo, observe que se genera una instancia por medio de la cláusula new, misma que, entre otras cosas, construye el objeto. Si la clase Parvulo1 tuviera un constructor explícito, sería precisamente aquí en donde se invocaría. Más adelante en esta misma entrada, se profundizará un poco más al respecto.

   Una vez que el objeto existe, es decir, una vez que el objeto ha sido instanciado, es posible entonces interactuar con él por medio de mensajes para solicitarle acciones que correspondan con las responsabilidades o servicios definidos para dicho objeto que, para el caso del objeto parvulo, es sólo una.

   La solicitud del único servicio que puede proporcionar el objeto parvulo se realiza a través del mensaje mensaje, el cual es enviado (invocado) al objeto en la línea 9:

parvulo.mensaje();

   La expresión anterior se interpreta como: "se envía el mensaje mensaje al objeto parvulo". El envío de mensajes no es otra cosa más que la invocación explícita de un método a través de su identificador, es utilizar el método correspondiente para realizar una acción, misma que está relacionada con el comportamiento o las responsabilidades del objeto en cuestión.

   La salida del Ejemplo PruebaParvulo1 se muestra en la siguiente figura. Asegúrese de comprender lo descrito hasta aquí antes de continuar.

Salida del Ejemplo PruebaParvulo1.

   Métodos con argumentos.
   En esta sección se presenta una versión ligeramente distinta del Ejemplo Parvulo1, en el cual se presentó el envío de mensajes sin argumentos. Tómese el tiempo necesario para comparar el Ejemplo Parvulo2 de esta sección con el Ejemplo Parvulo1 de la sección anterior, y compruebe que son esencialmente iguales.

   El parámetro nombre en el método mensaje constituye la diferencia de los ejemplos anteriormente mencionados. En el Ejemplo Parvulo2 el método mensaje (línea 5) define ahora la capacidad de recibir un argumento de tipo cadena (un objeto de la clase String) referido por el objeto nombre. El método mensaje imprime en la salida estándar un cadena conformada por un texto predefinido (línea 6) y la cadena referida por nombre.

   Por otro lado, el Ejemplo PruebaParvulo2 muestra la clase de prueba para el Ejemplo Parvulo2, la cual es también similar a la del Ejemplo PruebaParvulo1 excepto en la forma en que se envía el mensaje al objeto parvulo (línea 10 del Ejemplo PruebaParvulo2). Observe que el mensaje enviado tiene ahora una cadena como argumento, la cual es referida por el objeto nombre del método mensaje (línea 5 del Ejemplo Parvulo2) en el momento en que se le envía el mensaje mensaje al objeto parvulo.

   Asegúrese de realizar una labor analítica al comparar línea a línea tanto las clases Parvulo1 y Parvulo2, como las clases PruebaParvulo1 y PruebaParvulo2 así como de comprender sus diferencias en base a lo que se ha descrito hasta ahora.

   La salida del Ejemplo PruebaParvulo2 se muestra en la siguiente figura:

Salida del Ejemplo PruebaParvulo2.

   Métodos y atributos.
   Por el principio de ocultación de información es conveniente que únicamente se tenga acceso a los atributos de una clase a través de su interfaz. La interfaz de un objeto está representada por sus métodos públicos (public).

   El Ejemplo Parvulo3 hace uso de dicho principio al definir, con un acceso restringido o privado (private), el atributo nombre (línea 6) para la clase Parvulo3. Observe que dicha clase define también tres métodos públicos, los cuales establecen la interfaz de los objetos que sean instanciados:

1. estableceNombre: este tipo de métodos son utilizados comúnmente para ajustar o establecer el valor de un atributo; y al menos en principio, debería haber un método de este tipo por cada atributo que contenga la clase y que se requiera manipular desde el exterior. Este tipo de métodos son comúnmente referidos como métodos de tipo set.
2. obtenNombre: este tipo de métodos son utilizados comúnmente para recuperar u obtener el valor de un atributo, y al igual que antes, debería haber, al menos en principio, un método de este tipo por cada atributo que contenga la clase y que se requiera visualizar desde el exterior. Este tipo de métodos son comúnmente referidos como métodos de tipo get.
3. mensaje: este ha sido descrito con anterioridad. Note que el método está definido como el del Ejemplo Parvulo1 (sin argumentos), pero funciona como el del Ejemplo Parvulo2. Asegúrese de comprender ésto antes de continuar.

   Observe que el método mensaje (líneas 16-18) se vale del método obtenNombre (línea 17) para acceder al atributo nombre pero no necesariamente tiene que ser así, ya que un método puede acceder directamente a los atributos de la clase, siempre y cuando ambos estén definidos dentro de la misma clase (encapsulamiento). Por otro lado, si el atributo tiene un nivel de acceso protegido (protected), los métodos de las clases derivadas por herencia también podrían acceder a los atributos de la clase de la que derivan (clase padre o super clase).

   Los métodos de tipo set sólo deben trabajar sobre un atributo, por lo que habitualmente sólo reciben un argumento, mismo que se corresponde con la clase (tipo) del atributo a modificar (String para el caso del Ejemplo Parvulo3). De manera análoga, los métodos de tipo get no reciben ningún tipo de argumento, y la clase de objetos que regresan está directamente relacionada con la clase del atributo al que accederán (String para el caso del Ejemplo Parvulo3).

   Es importante hacer notar también que la clase Parvulo3, a diferencia de las anteriores, establece ya una característica representada y definida por el atributo nombre, de tal forma que los objetos derivados de ella (párvulos) compartirán dicha característica (un párvulo es un niño pequeño en edad preescolar), aunque cada uno poseerá su propia identidad (nombre).

   El Ejemplo PruebaParvulo3 muestra la clase de prueba para la clase Parvulo3. Al igual que en los ejemplos anteriores para las clases de prueba, observe que en la línea 7 se define y crea el objeto parvulo.

   Las líneas 9 y 11 hacen uso del método obtenNombre a través del envío del mensaje correspondiente, mientras que la línea 10 envía el mensaje estableceNombre con un argumento específico. Finalmente, la línea 12 muestra el envío del mensaje mensaje, el cual debería resultarle ya familiar al lector.

   La salida del Ejemplo PruebaParvulo3 se muestra en la siguiente figura. Observe que inicialmente el atributo nombre del objeto parvulo no está definido, de ahí que se imprima null en la salida estándar, el cual es el valor por omisión en Java para las referencias a objetos que no han sido instanciados, es decir, cuando los objetos todavía no existen y por consiguiente no han sido inicializados.

Salida del Ejemplo PruebaParvulo3.

   Métodos y constructores.
   Un constructor es un método especial que se invoca implícitamente cuando se crea o instancia un objeto por medio de la cláusula new.

   La cláusula new genera la memoria necesaria para representar al objeto correspondiente y lo inicializa por medio de un constructor. En este sentido, puede haber más de una forma de inicializar un objeto y, en consecuencia, más de un constructor.

   El identificador o nombre de los métodos constructores debe coincidir con el identificador o nombre de la clase que los define; en base a lo anterior se tiene que puede haber más de un constructor compartiendo el mismo identificador. El mecanismo que tienen los constructores para distinguirse entre sí, es a través del número y clase o tipo de los parámetros que definen, constituyendo con ello una forma de polimorfismo comúnmente conocida como sobrecarga (la sobrecarga se trata con un poco más de detalle en la siguiente sección). En la creación del objeto, se invoca el constructor que coincida con el número y tipo de argumentos proporcionados a la cláusula new.

   Las líneas 9-11 del Ejemplo Parvulo4 muestran la definición del constructor Parvulo4, observe cómo el nombre del constructor coincide exactamente con el nombre de la clase. Dicho constructor define un único parámetro n el cual es un objeto de la clase String.

   La inicialización que hace el constructor Parvulo4 consiste únicamente de la asignación del objeto n al atributo representado por el objeto nombre.

   Es importante mencionar que la labor de inicialización de un constructor en particular puede ser un proceso mucho más elaborado que el descrito hasta ahora, y que estará en función directa de las responsabilidades de inicialización con que se quiera dotar al constructor y de la problemática en particular que se esté resolviendo por medio del objeto en cuestión.

   Los elementos restantes de la clase Parvulo4 han sido previamente abordados en las secciones anteriores por lo que no se repetirán aquí.

   El Ejemplo PruebaParvulo4 presenta la clase de prueba para el Ejemplo Parvulo4. Observe que a diferencia de los ejemplos anteriores, en la línea 8 se proporciona un argumento al constructor Parvulo4, lo cual hace que desde la creación del objeto parvulo se le esté definiendo un nombre.

   Observe también cómo la secuencia de mensajes subsecuentes coincide con las del Ejemplo PruebaParvulo3, excepto que en la línea 11 del Ejemplo PruebaParvulo4, se envía el mensaje estableceNombre al objeto parvulo para asignarle el nombre completo (con apellidos) al párvulo.

   Asegúrese de comprender antes de continuar, que la siguiente figura muestra la salida correspondiente a la ejecución del Ejemplo PruebaParvulo4:

Salida del Ejemplo PruebaParvulo4.

   Sobrecarga.
   La sobrecarga (overload) es un tipo de polimorfismo que se caracteriza por la capacidad de poder definir más de un método o constructor con el mismo nombre (identificador), siendo distinguidos entre sí por el número y la clase (tipo) de los argumentos que se definen.

   El Ejemplo Parvulo5 muestra la sobrecarga de constructores. Note que las líneas 8-10 definen el mismo constructor que el del Ejemplo Parvulo4 excepto por el nombre, y que se ha añadido o sobrecargado un nuevo constructor (líneas 12-14), el cual recibe tres argumentos que representan el nombre (n), el primer apellido (a1), y el segundo apellido (a2) de un párvulo.

   La sobrecarga de constructores se da porque ambos constructores tiene el mismo identificador (Parvulo5) pero distinto número de parámetros.

   No puede existir sobrecarga para constructores o métodos con el mismo identificador y el mismo número o clase (tipo) de parámetros; tiene que haber algo que los distinga entre sí, ya que en otro caso habría ambigüedad.

   Los métodos restantes del Ejemplo Parvulo5 ya ha sido comentados con anterioridad en otras secciones de esta misma entrada.

   La clase de prueba para el Ejemplo Parvulo5 se muestra en el Ejemplo PruebaParvulo5, la cual es también muy similar a las clases de prueba anteriormente explicadas. Únicamente cabe resaltar la creación del objeto parvulo en la línea 7. Note que ahora se le proporcionan tres argumentos al constructor, lo cual hace que el constructor utilizado sea el definido en las líneas 12-14 del Ejemplo Parvulo5.

   La salida del Ejemplo PruebaParvulo5 aparece en la siguiente figura. Compare dicha salida con la de la figura anterior y asegúrese de comprender la diferencia.

Salida del Ejemplo PruebaParvulo5.

Ejemplos selectos de transición.

   Es imposible presentar, ya no digamos una entrada, sino en un blog completo un conjunto de ejemplos representativos para cualquier lenguaje de programación; sin embargo, en esta entrada se han seleccionado algunos ejemplos que pudieran ser de utilidad para la familiarización del lector con el lenguaje de programación Java, así como para comprender los ejemplos desarrollados en el blog.

Lectura de datos desde la terminal.
   Una de las tareas más comunes para cualquier programa es la lectura de datos desde la entrada estándar (teclado). Para los programas del blog que utilizan entrada de datos, se sugiere el enfoque que se presenta en el Ejemplo Lectura, el cual no hace uso de una interfaz gráfica de usuario (GUI) para centrar la atención en los aspectos relevantes (como la lectura de datos en este caso), y también para mantener más cortos los programas.

   El Ejemplo Lectura muestra en la línea 4 la importación de la clase Scanner del paquete java.util, el cual es un paquete con diversas utilerías; se recomienda en este momento echar un vistazo en el API de Java para tener una mejor idea de las clases que contiene el paquete java.util.

   Las instancias de la clase Scanner (como entrada) proporcionan diferentes servicios, entre ellos el método nextInt, el cual se encarga de obtener el siguiente número entero de la entrada estándar (líneas 17 y 19).

   Observe que el objeto entrada ha sido creado (línea 10) utilizando el objeto in de la clase System que, por decirlo de una manera simple, es la parte complementaria de System.out. Éste es el mecanismo usual para la entrada de datos. También note que han sido declarados tres objetos pertenecientes a la clase Integer (líneas 12-14).

   Java también maneja lo que se conoce como tipos de datos primitivos al estilo del lenguaje C; la clase Integer es en realidad una envoltura (wrapper) para el tipo de dato int. Una posible salida para el Ejemplo Lectura se muestra en la siguiente figura:

Una posible salida para el Ejemplo Lectura.

Estructuras de control.
   Java incorpora las estructuras de control tradicionales del enfoque estructurado, las cuales se asumen conocidas por el lector. Esta sección presenta un resumen necesariamente incompleto de las estructuras de control de selección y de repetición, con la única intención de tenerlas como una referencia inmediata.

   Estructuras de selección.
   El Ejemplo If muestra el uso de la estructuras de selección if y los operadores relacionales (líneas 20-31), así como el uso de la estructura de selección if-else (líneas 33-38).

   Los lectores familiarizados con el lenguaje de programación C notarán que tanto las estructuras de selección como los operadores relacionales son idénticos en Java, pero a diferencia de C, sí existe el tipo booleano, por lo que en Java es válido decir que una expresión se evalúa como verdadera o falsa según sea el caso.

   Note que las líneas 34 y 36 han hecho uso de una expresión de concatenación de cadenas de la forma:

objeto + cadena + objeto

lo cual es bastante común en Java. Dicha expresión lo que hace es precisamente concatenar las cadenas por medio del operador +. Note que aunque los objetos, como en el caso del ejemplo, no son cadenas, Java incorpora en la mayoría de sus clases el método toString, el cual se encarga de regresar una representación de cadena del objeto correspondiente.

   De hecho se recomienda que, en la medida de lo posible, las clases definidas por el usuario definan el método toString con la intención de mantener una compatibilidad con este tipo de situaciones como la que se acaba de describir. Tome en cuenta que aunque el método toString es heredado de la clase Object (la clase base en Java), es recomendable definir un comportamiento particular para una clase específica. Note también que no existe un llamado explícito del método sino un llamado implícito, mismo que se realiza a través del operador de concatenación de cadenas +.

   Una posible salida para el Ejemplo If se muestra en la siguiente figura:

Una posible salida para el Ejemplo If.

   Por otro lado, la siguiente tabla muestra la lista de operadores relacionales utilizados en Java:

Operador     Descripción

  ==            Igual que

    !=             Distinto de

                  <              Menor estricto que

                  >              Mayor estricto que

                <=             Menor o igual que

                >=             Mayor o igual que

   Estructuras de repetición.
   Las estructuras de repetición while, do-while y for se muestran respectivamente en los Ejemplos While, DoWhile y For.

   Los Ejemplos While, DoWhile y For se explican por sí mismos. Note que en los tres ejemplos se ha utilizado el tipo de dato primitivo int para la variable de control contador. La salida de los tres ejemplos es la misma, y se muestra en la siguiente figura:

Salida de los Ejemplos While, DoWhile y For.

Arreglos.
   El Ejemplo Arreglo muestra la creación, recorrido e impresión de un arreglo de enteros primitivos (int).

   La línea 7 define al objeto arreglo como un arreglo de enteros. Observe que el objeto es creado (new), con un tamaño específico (diez).

   Adicionalmente se definen también un par de variables:

1. Un valor inicial: valor (línea 8).
2. Un incremento: incremento (línea 9)

   Los arreglos en Java al ser creados y definidos como objetos, tienen definido el atributo público length, mismo que almacena la longitud del arreglo. Dicha propiedad es la que se utiliza como expresión condicional en los ciclos for de las líneas 12 y 17 respectivamente.

   El primer ciclo recorre el arreglo para inicializar y asignar los valores al arreglo en función de valor, incremento y la variable de control i.

   Por otro lado, el segundo ciclo realiza un recorrido tradicional para la impresión del arreglo en la salida estándar. La salida del Ejemplo Arreglo se muestra en la siguiente figura:

Salida del Ejemplo Arreglo.

Argumentos en la línea de comandos.
   El Ejemplo MainArgs muestra la forma de procesar los argumentos en la invocación de un programa, lo cual resultará útil y necesario en diversas ocasiones, como es el caso de algunos de los ejercicios planteados en el blog.

   El objeto args es un arreglo de cadenas (línea 6), por lo que en la línea 7 se verifica si se han proporcionado o no argumentos en la línea de comandos; en caso de que no, se reporta en la línea 8:

Salida del Ejemplo MainArgs sin argumentos.

 

    Si se proporcionaron argumentos, entonces se procesa la lista de argumentos con un ciclo (línea 10) y se imprime en la salida estándar dicha lista de argumentos, mismos que están almacenados en el arreglo de cadenas args:

Una posible salida del Ejemplo MainArgs con argumentos.

Excepciones.
   Las excepciones permiten una abstracción sobre el mecanismo de manejo de errores ligeros o condiciones que un programa pudiera estar interesado en atrapar y procesar.

   La idea subyacente en las excepciones es separar el manejo de este tipo de condiciones o errores de la lógica de funcionamiento inherente al programa.

   Una excepción es una situación anormal en la lógica de ejecución esperada por un programa, como el intentar clonar un objeto que no tiene implementado el mecanismo de clonación por ejemplo, manejar un formato de datos inadecuado para algún especificador, intentar realizar una operación de E/S en un canal cerrado, intentar acceder a elementos de una estructura de datos que no contiene elementos, entre muchísimas otras más.

   En la práctica, es posible definir en Java clases que gestionen excepciones o errores de una aplicación en particular. De hecho, una de las intenciones de las excepciones es la de, ante una problemática determinada, tratar de solucionarla en la medida de lo posible para continuar con el programa o aplicación, y no la de terminar con la primera dificultad que se presente.

   Un manejo completo y robusto de excepciones es una labor que, si bien su dominio no requiere de años, tampoco es una tarea trivial y queda fuera de los alcances de esta sección. Para obtener un poco más de información, refiérase a las entradas correspondientes relacionadas con las excepciones, en el contenido temático.

   Para muchos de los ejemplos desarrollados en el blog se hará uso (directo o indirecto) de la excepción definida por la clase RuntimeException del API, la cual maneja el conjunto de excepciones generadas durante la ejecución.

   La clase Throwable es la clase base de todas las excepciones que pueden ser lanzadas en Java, por lo que la revisión y estudio de esta jerarquía de clases del API es un punto inicial fundamental tanto para la comprensión de las excepciones, como para su referencia permanente. La relación de la jerarquía de clases en la que se encuentra la clase Exception en el contexto de Java, se expresa en un diagrama de clases de UML (Unified Modeling Language) de la siguiente figura:

Relación UML de la jerarquía de clases Exception de Java.

   La clase Throwable tiene dos derivaciones:

1. Error: condiciones excepcionales que son externas al programa o la aplicación; usualmente no es posible anticiparlas o recuperarse de ellas (mal funcionamiento del hardware o del sistema). Los programas sencillos normalmente no atrapan o lanzan este tipo de excepciones.
2. Excepción: indican que ocurrió algún problema pero, al menos en principio, no un problema serio. La mayoría de los programas que escriba atraparán o lanzarán este tipo de excepciones en lugar de los de la clase Error.

   La clase RuntimeException es un tipo especial de excepción reservada para indicar el uso incorrecto de un API por ejemplo. En este sentido, el Ejemplo ExcepcionEDVacia muestra la definición de una excepción bastante sencilla pero útil; de hecho, la clase mostrada en dicho ejemplo es la que se utiliza para las estructuras de datos desarrolladas en el blog.

   Note que la excepción ExcepcionEDVacia es una subclase de la clase RuntimeException. La clase RuntimeException es la super clase de las excepciones que pueden ser lanzadas durante la ejecución de la máquina virtual de Java.

Genéricos.
   La definición de jdk 5.0 introdujo nuevas modificaciones y extensiones a Java; una de ellas fue el aspecto relacionado con los genéricos (generics).

   Los genéricos son en sí mismos todo un tema de estudio, pero dado que se utilizan en la mayoría de los ejemplos del blog respecto a la definición de las estructuras de datos, aquí se presenta una exagerada y necesariamente incompleta y breve introducción.

Los genéricos permiten una abstracción sobre los tipos de datos o los objetos que se procesan, y dentro de sus objetivos se encuentran el eliminar la ambigüedad latente que existía en la conversión forzada de tipos (cast) y lo molesto de su realización, ya que usualmente un programador sabe cual es el tipo de dato que está procesando cuando utiliza una colección de datos por ejemplo.

   El siguiente fragmento de código, se utilizaba antes de los genéricos:

      List lista = new LinkedList();
      lista.add("Genericos en Java");
      String cadena = (String) lista.get(0);

   Con los genéricos el programador pone una marca (clase o tipo de datos en particular) por decirlo de alguna manera, para restringir los datos a almacenar y recuperar:

      List<String> lista = new LinkedList<String>();
      lista.add("Genericos en Java");
      String cadena = lista.get(0);

  El cambio es aparentemente simple pero significativo ya que evita los errores intencionales o accidentales en tiempo de ejecución, además de que permite al compilador hacer una verificación sobre los tipos de datos que se gestionan. Note que en el segundo fragmento de código, el cast ha sido eliminado.