📍Actividad 9: Implementación de la 💼 Encapsulación y los Constructores 👷 en Java ☕️

Bienvenido al Blog, en esta oportunidad desarrollaremos un tema Teórico Practico sobre programación orientado a objetos, para entender sobre cómo desarrollar un sistema con el lenguaje java veremos acerca de  Implementación de la encapsulación 💼 y los constructores 👷 en Java.

 Sobre el contenido …

•     El contenido de este blog tiene como fuente el curso Fundamentos de programación de Oracle.
•      Con algunos agregados del autor "EL INFORMATICO IBERO"👷

Indice :

• Uso de la encapsulación
• Descripción del ámbito de las variables
• Creación de constructores

Uso de la encapsulación

En programación OO, el término encapsulación se refiere a la acción de ocultar los datos dentro de una clase (una “cápsula de seguridad”) y hacer que estén disponibles sólo a través de ciertos métodos. La encapsulación es importante porque facilita a los programadores el uso de clases de otros programadores e impide la modificación inadecuada de ciertos datos dentro de una clase.

En la figura siguiente se ilustra el concepto de encapsulación mediante una caja fuerte con una interfaz pública (la combinación de la caja) que, cuando se utiliza de la forma adecuada, permite acceder al contenido privado.

El primer paso para conseguir que las clases estén bien encapsuladas es aplicar los modificadores de visibilidad apropiados a la clase, las variables de atributo y las declaraciones de métodos.

Modificadores de Visibilidad

    Modificador public

• 
  En todos los ejemplos vistos en este curso se utiliza el modificador public. Este modificador hace que la clase, sus atributos y métodos estén visibles para cualquier objeto de su programa.
• En la figura siguiente se ve la imagen del ascensor de un hotel con acceso libre (público) a cualquier planta de un edificio, incluidas aquellas áreas donde visitantes o huéspedes no registrados normalmente no entrarían.
• Para hacer que un atributo o método sea de acceso público, ponga el modificador public delante del método o de la variable correspondiente al atributo.
  

Problemas potenciales derivados de los atributos Public

• En el código anterior, todos los atributos son public, lo que permite cambiar sus valores sin comprobar posibles errores.
• El ejemplo siguiente muestra cómo podría escribirse un programa para acceder directamente a los atributos de un objeto PublicElevator, lo que provoca varios problemas.
• Como la clase PublicElevator no utiliza encapsulación, la clase PublicElevatorTest puede cambiar los valores de sus atributos con libertad y de muchas formas no deseables.

• Por ejemplo, el valor del atributo currentFloor se reduce a 0, que podría no ser un piso válido. Asimismo, el atributo currentFloor se define con el valor 7, que, de acuerdo con la constante TOP_FLOOR, no es un piso válido (sólo hay cinco plantas). Éstas son sólo dos formas en las que la clase PublicElevatorTest podría modificar un objeto PublicElevator y provocar problemas en un programa.

En general, debería usar el modificador public sólo con métodos y variables de atributos a los que deban acceder directamente otros objetos.

Modificador private

El modificador private impide que otros objetos puedan acceder a los objetos de una determinada clase, sus atributos y sus métodos.

En la figura siguiente se muestra la imagen de un ascensor donde hay una planta de acceso privado. El acceso privado a determinados pisos protege a sus huéspedes y propiedades del acceso no autorizado por parte de visitantes o personas no registradas.

Para hacer que un atributo o método sea de acceso privado, ponga el modificador private delante del método o de la variable correspondiente al atributo.

El siguiente ejemplo de código ilustra la forma de encapsular los datos dentro del ejemplo anterior del ascensor para impedir que los datos se puedan modificar de forma inadecuada.

La clase PrivateElevator sólo contiene variables de atributos private.

En el siguiente ejemplo de código, una referencia a un objeto intenta modificar las variables privadas de la clase PrivateElevator.

• El ejemplo de código anterior no se compila porque el método main de la clase PrivateElevatorTest está intentando cambiar el valor de los atributos private de la clase PrivateElevator.
• Sin embargo, la clase PrivateElevator no es de mucha utilidad porque no hay forma de modificar los valores de la clase.
• En un programa ideal, la mayoría de los atributos de una clase, o todos ellos, se mantienen como private. Ninguna clase externa a su propia clase podrá ver ni modificar los atributos privados. Únicamente podrán verlos y modificarlos los métodos de su clase. Estos métodos deberían contener el código y la lógica de negocio necesarios para garantizar que no se asignarán valores inadecuado a las variables de los atributos.

Interfaz e implementación

Las declaraciones de métodos y variables de atributos public a menudo se conocen como la interfaz de una clase porque son los únicos elementos que otra clase puede utilizar. Los detalles sobre cómo una clase realiza una operación dentro de un método se denomina implementación del método. Uno de los objetivos de una buena programación OO es declarar métodos y variables de atributos public de forma que la implementación pueda cambiar sin que ello afecte a la interfaz.

En la figura siguiente se ilustra la interfaz de un ascensor y dos implementaciones distintas. Puede haber muchos ascensores en el mundo que tengan la misma interfaz y diferentes implementaciones.

Cuando las clases se encapsulan, otros objetos interaccionan sólo con algunas partes (métodos) de las otras clases. Por ejemplo, un programador puede cambiar el bloque de código de un método print tanto como sea necesario, pero, si la declaración de dicho método print no cambia, el código que hace referencia a esa declaración tampoco cambiará.

Métodos get y set

Si se asigna el modificador private a los atributos, ¿cómo pueden acceder a ellos otros objetos? Un objeto puede acceder a los atributos private de otro objeto si éste último proporciona métodos public para cada operación que deban efectuar con los valores de los atributos. Por ejemplo, es habitual proporcionar métodos public para establecer (set) y obtener (get) el valor contenido en cada atributo private de una clase.

Los métodos destinados a obtener y establecer valores a menudo se conocen como métodos get y set.

El ejemplo siguiente contiene una clase PrivateShirt con atributos private y un método public para obtener y establecer el valor de la variable colorCode.

La clase de prueba (test) del siguiente ejemplo establece un código de color no válido en un objeto PrivateShirt.

El código de la clase test anterior no sólo establece un color válido (R), sino también un color incorrecto (Z). Puede hacerlo porque la clase PrivateShirt no está adecuadamente encapsulada para impedir el establecimiento de códigos de color no válidos.

Los métodos que utilice deberían contener lógica de negocio adicional para validar la acción que se va a realizar. Por ejemplo, deberían comprobar si los valores se encuentran en el rango adecuado antes de establecerlos. 

A continuación figura otra versión de la clase PrivateShirt. No obstante, antes de establecer el valor, esta clase se asegura de que todos los valores que recibe sean válidos.

El método setColorCode comprueba la validez del código de color utilizando una sentencia switch. Si se pasa un código de color no válido al método setColorCode, aparece un error en la pantalla.

Después de escribir una clase encapsulando sus datos con la palabra clave private y declarar los métodos get y set, puede escribir una clase que llame a los citados métodos para acceder a los valores del objeto.

El ejemplo de código siguiente contiene una clase de prueba que llama a los métodos get y set de la clase PrivateShirt encapsulada.

Descripción del ámbito de las variables

El ámbito de una variable se refiere a la medida en que esa variable puede utilizarse dentro de un programa.

Las variables de atributos se declaran al comienzo de una clase, lo que permite utilizarlas a lo largo de todo el objeto.

No obstante, si una variable se define dentro de un método, sólo puede utilizarse dentro de ese método. Este tipo de variables se denominan variables locales.

Las variables declaradas dentro de un método, un constructor u otro bloque de código no pueden utilizarse a lo largo de una clase.

En el ejemplo siguiente se muestra el ámbito de la variable de atributo age y la variable name.

Dado que la variable de atributo age está definida fuera de los métodos, dicha variable existirá mientras dure un objeto basado en la clase (el ámbito de age es la clase completa).

Sin embargo, la variable name se ha declarado en el método displayName, lo que hace que sólo exista mientras dure el método. Si se hace referencia a la variable name desde otro método como, por ejemplo, getName, provoca un error del compilador.

Dado que las variables declaradas en bucles o sentencias if sólo son válidas en el interior del bucle o la sentencia, debería identificar los problemas relativos al ámbito de las variables en todo momento, especialmente al utilizar bucles y sentencias if.

Forma en que las variables de instancia y locales aparecen en la memoria

Las variables de instancia o atributo se almacenan en una parte de la memoria distinta de aquella utilizada para almacenar las variables locales.

En la figura siguiente se ilustra cómo se almacenan las variables de instancia y las locales.

La variable shirtID es una variable de instancia o atributo que está contenida en un objeto Shirt. Como hemos dicho anteriormente, todos los atributos de objetos y métodos se almacenan en el espacio de memoria dinámica.

counter es una variable local declarada dentro de un método, un constructor u otro bloque de código. La variable counter se almacena en la pila de memoria porque sólo es necesaria hasta que finaliza el método, el constructor el bloque de código que la contiene.

Creación de constructores

Los constructores son estructuras similares a los métodos a las que se llama automáticamente cuando se instancia un objeto. Normalmente se utilizan para inicializar valores en un objeto.

La sintaxis de los constructores es similar a la de las declaraciones de métodos:

Ejemplo de un constructor:

Donde:

• [modificadores] representa determinadas palabras clave de Java que modifican la forma en que se accede a los constructores. Los modificadores son opcionales (como indican los corchetes).
• NombreConstructor es el nombre de un método constructor. El nombre de constructor debe ser igual al valor de NombreClase en la declaración de clase.
• [argumentos] representa uno o varios valores opcionales pasados al constructor.
• bloque_código representa una o varias líneas de código opcionales del constructor.

El ejemplo de código siguiente muestra una clase con un constructor que establece el valor de una variable de atributo.

La clase mostrada en el ejemplo anterior contiene un constructor llamado Shirt que acepta un valor char para inicializar el código de color de ese objeto. El constructor Shirt garantiza el paso de un código válido antes de establecer el código.

El siguiente ejemplo de código ilustra una clase que crea una variable de referencia a un objeto Shirt e inicializa la variable de atributo colorCode.

En este ejemplo, se crea una variable de referencia a un objeto llamada myShirt y se inicializa con un nuevo objeto Shirt.  Cuando se crea el objeto Shirt, la llamada al constructor de ese objeto se efectúa con un código de color.

Como en el caso de los métodos, es posible sobrecargar los constructores incluyendo varios constructores en una clase, cada uno de ellos con el mismo nombre y diferentes series de argumentos.

Constructor Predeterminado

Si el compilador de Java encuentra una clase que no tiene ningún constructor definido de forma explícita (uno que haya escrito el programador), introduce un constructor predeterminado. El constructor predeterminado sólo se crea para cumplir los requisitos del compilador.

De hecho, a lo largo de todo este curso hemos estado utilizando el constructor predeterminado. Cuando se utiliza el modificador new para instanciar un objeto cuya clase no contiene ningún constructor explícito, la palabra clave new llama automáticamente al constructor predeterminado de la clase.

Elevator() es el constructor predeterminado (introducido por el compilador) de la clase Elevator. Sin embargo, el constructor predeterminado nunca aparece en el código en sí.

Si declara su propio constructor, o constructores, evitará que el compilador introduzca el constructor predeterminado en el código.  Puesto que la clase Shirt ya contiene un constructor definido de forma expresa, la siguiente línea de código provocaría un error:

No obstante, puede crear su propio constructor sin argumentos agregando a la clase un constructor que no acepte argumentos. En el siguiente ejemplo de código se muestra una clase que contiene un constructor con una declaración similar a la del constructor predeterminado.

En este ejemplo, cuando se efectúa la llamada al constructor predeterminado, la variable de atributo colorCode se inicializa con “R”.

Sobrecarga de constructores

Al igual que los métodos, los constructores también pueden sobrecargarse.  La sobrecarga de constructores ofrece una amplia variedad de formas de crear e inicializar objetos utilizando una sola clase. En el ejemplo de código siguiente, hay tres constructores.

La clase Shirt contiene tres constructores. El constructor Shirt() no acepta argumentos e inicializa la variable de atributo colorCode con el valor “R”. El constructor Shirt(char startingCode) acepta un código de color inicial.  Por último, el constructor Shirt(char startingCode, int startingQuantity) acepta un código de color inicial y una cantidad en stock.

El siguiente ejemplo de código crea tres objetos utilizando los tres constructores de la clase Shirt.

La clase ShirtTest crea tres objetos Shirt y llama a cada uno de los tres constructores.

Ejercicio donde se revisar acerca de los modificadores, constructores y metodos: 📍Practica : Tipo de modificados e Implementación 👨‍💻de Metodos, Constructores  ☕️ en Java ↗