Paquetes
Para explicar el tema de los paquetes imaginarse una ciudad en la cual hay varios bloques de apartamentos propiedad de una única empresa inmobiliaria. Esta empresa dispone además de comercios, zonas de recreo y almacenes. Se puede pensar en la empresa como una lista de referencias a cada una de sus propiedades; es decir, la inmobiliaria sabe exactamente donde está un apartamento determinado y puede hacer uso de él en el momento en que lo necesite.
Si ahora se mira lo anterior en términos de Java, la empresa inmobiliaria es el paquete. Los paquetes agrupan a librerías de clases, como las librerías que contienen información sobre distintas propiedades comerciales. Un paquete será, pues, la mayor unidad lógica de objetos en Java.
Los paquetes se utilizan en Java de forma similar a como se utilizan las librerías en C++, para agrupar funciones y clases, sólo que en Java agrupan diferentes clases y/o interfaces. En ellos las clases son únicas, comparadas con las de otros paquetes, y además proporcionan un método de control de acceso. Los paquetes también proporcionan una forma de ocultar clases, evitando que otros programas o paquetes accedan a clases que son de uso exclusivo de una aplicación determinada.
Declaración de Paquetes
Los paquetes se declaran utilizando la palabra package seguida del nombre del paquete. Esto debe estar al comienzo del fichero fuente, en concreto, debe ser la primera sentencia ejecutable del código Java, excluyendo, claro está, los comentarios y espacios en blanco. Por ejemplo:
package mamiferos;
class Ballena {
. . .
}
En este ejemplo, el nombre del paquete es mamiferos. La clase Ballena se considera como parte del paquete. La inclusión de nuevas clases en el paquete es muy sencilla, ya que basta con colocar la misma sentencia al comienzo de los ficheros que contengan la declaración de las clases. Como cada clase se debe colocar en un fichero separado, cada uno de los ficheros que contengan clases pertenecientes a un mismo paquete, deben incluir la misma sentencia package, y solamente puede haber una sentencia package por fichero.
Se recuerda que el compilador Java solamente requiere que se coloquen en ficheros separados las clases que se declaren públicas. Las clases no públicas se pueden colocar en el mismo fichero fuente, al igual que las clases anidadas. Aunque es una buena norma de programación que todas las clases se encuentren en un único fichero, la sentencia package colocada el comienzo de un fichero fuente afectará a todas las clases que se declaren en ese fichero.
Java también soporta el concepto de jeraquía de paquetes. Esto es parecido a la jerarquía de directorios de la mayoría de los sitemas operativos. Se consigue especificando múmtiples nombres en la sentencia package, separados por puntos. Por ejemplo, en las sentencias siguientes, la clase Ballena pertenece al paquete mamiferos que cae dentro de la jerarquía del paquete animales.
package animales.mamiferos;
class Ballena {
. . .
}
Esto permite agrupar clases relacionadas en un solo paquete, y agrupar paquetes relacionados en un paquete más grande. Para referenciar a un miembro de otro paquete, se debe colocar el nombre del paquete antes del nombre de la clase. La siguiente sentencia es un ejemplo de llamada al método obtenerNombre() de la clase Ballena que pertenece al subpaquete mamiferos del paquete animales:
animales.mamiferos.Ballena.obtenerNombre();
La analogía con la jerarquía de directorios se ve reforzada por el intérprete Java, ya que éste requiere que los ficheros .class se encuentren físicamente localizados en subdirectorios que coincidan con el nombre del subpaquete. En el ejemplo anterior, si se encontrase en una máquina Unix, la clase Ballena debería estar situada en el camino siguiente:
animales/mamiferos/Ballena.class
Por supuesto, las convenciones en el nombre de los directorios serán diferentes para los distintos sistemas operativos. El compilador Java colocará los ficheros .class en el mismo directorio que se encuentren los ficheros fuentes, por lo que puede ser necesario mover los ficheros .class resultantes de la compilación al directorio adecuado, en el caso de que no se encuentren los fuentes en el lugar correcto del árbol jerárquico. Aunque los ficheros .class también se pueden colocar directamente en el directorio que se desee especificando la opción -d (directorio) a la hora de invocar al compilador. La siguiente línea de comando colocará el fichero resultante de la compilación en el subdirectorio animales/mamiferos/Ballenas, independientemente de cual sea el directorio desde el cual se esté invocando al compilador.
> javac -d animales/mamiferos/Ballena Ballena.java
Todas las clases quedan englobadas dentro de un mismo paquete, si no se especifica explíctamente lo contrario, es decir, aunque no se indique nada, las clases pertenecen a un paquete; ya que, como es normal en Java, lo que no se declara explícitamente, toma valores por defecto. En este caso, hay un paquete sin nombre que agrupa a todos los demás paquetes. Si un paquete no tiene nombre, no es posible para los demás paquetes referenciar a ese paquete, por eso es conveniente colocar todas las clases no triviales en paquetes, para que puedan ser referenciadas posteriormente desde cualquier otro programa.
Acceso a Otros Paquetes
Se decía que se pueden referenciar paquetes precediendo con su nombre la clase que se quiere usar. También se puede emplear la palabra clave import, si se van a colocar múltiples referencias a un mismo paquete, o si el nombre del paquete es muy largo o complicado.
La sentencia import se utiliza para incluir una lista de paquetes en los que buscar una clase determinada, y su sintaxis es:
import nombre_paquete;
Esta sentencia, o grupo de ellas, deben aparecer antes de cualquier declaración de clase en el código fuente. Por ejemplo:
import animales.mamiferos.Ballena;
En este ejemplo, todos los miembros (variables, métodos) de la clase Ballena están accesibles especificando simplemente su nombre, sin tener que precederlo del nombre completo del paquete.
Esta forma de abreviar tienes sus ventajas y sus desventajas. La ventaja principal es que el código no se vuelve demasiado difícil de leer y además es más rápido de teclear. La desventaja fundamental es que resulta más complicado el saber exactamente a qué paquete pertenece un determinado miembro; y esto es especialmente complicado cuando hay muchos paquetes importados.
En la sentencia import también se admite la presencia del carácter *, asterisco. Cuando se emplea, se indica que toda la jerarquía de clases localizada a partir del punto en que se encuentre, debe ser importada, en lugar de indicar solamente una determinada clase. Por ejemplo, la siguiente sentencia indicaría que todas la clases del subpaquete animales.mamiferos, deben ser importadas:
import animales.mamiferos.*;
Esta es una forma simple y sencilla de tener acceso a todas las clases de un determinado paquete. Aunque el uso del asterisco debe hacerse con cautela, porque al ya de por sí lento compilador, si se pone un asterisco, se cargarán todos los paquetes, lo que hará todavía más lenta la compilación. No obstante, el asterisco no tiene impacto alguno a la hora de la ejecución, solamente en tiempo de compilación.
La sentencia import se utiliza en casi todos los ejemplos del Tutorial, fundamentalmente para acceder a las distintas partes del API de Java. Por defecto, el conjunto de clases bajo java.lang.* se importan siempre; las otras librerías deben ser importadas explícitamente. Por ejemplo, las siguientes líneas de código premiten el acceso a las clases correspondientes a las librerías de manipulacion de imágenes y gráficos:
import java.awt.Image;
import java.awt.Graphics;
Nomenclatura de Paquetes
Los paquetes pueden nombrarse de cualquier forma que siga el esquema de nomenclatura de Java. Por convenio, no obstante, los nombres de paquetes comienzan por una letra minúscula para hacer más sencillo el reconocimiento de paquetes y clases, cuando se tiene una referencia explícita a una clase. Esto es porque los nombres de las clases, también por convenio, empiezan con una letra mayúscula. Por ejemplo, cuando se usa el convenio citado, es obvio que tanto animales como mamiferos son paquetes y que Ballena es una clase. Cuanquier cosa que siga al nombre de la clase es un miembro de esa clase:
animales.mamiferos.Ballena.obtenerNombre();
Java sigue este convenio en todo el API. Por ejemplo, el método System.out.println() que tanto se ha utilizado sigue esta nomenclatura. El nombre del paquete no se declara explícitamente porque java.lang.* siempre es importado implícitamente. System es el nombre de la clase perteneciente al paquete java.lang y está capitalizado. El nombre completo del método es:
java.lang.System.out.println();
Cada nombre de paquete ha de ser único, para que el uso de paquetes sea realmente efectivo. Los conflictos de nombres pueden causar problemas a la hora de la ejecución en caso de duplicidad, ya que los ficheros de clases podrían saltar de uno a otro directorio. En caso de proyectos pequeños no es difícil mantener una unicidad de nombres, pero en caso de grandes proyectos; o se sigue una norma desde el comienzo del proyecto, o éste se convertirá en un auténtico caos.
No hay ninguna organización en Internet que controle esta nomenclatura, y muchas de las aplicaciones Java corren sobre Web. Hay que tener presente que muchos servidores Web incluyen applets de múltiples orígenes, con lo cual parece poco menos que imposible el evitar que alguien duplique nombres.
Javasoft ha reconocido este problema ya en una fase avanzada de su desarrollo, así que han indicado una convención para asegurar que los nombres de los paquetes sean únicos, basándose en los dominios, colocándolos al revés. Es decir, un dominio del tipo miempresa.com, debería colocar delante de todos sus paquetes el prefijo com.miempresa. Esto resolvería el problema de la nomenclatura, ya que los desarrolladores podrían controlar sus propios paquetes y, además, se generaría una estructura jerárquica de paquetes muy limpia. De hecho, el paquete Swing en la versión beta 3 del JDK 1.2 se situó bajo el árbol java.awt, lo cual sugería que las clases Swing dependían del AWT, cuando es un paquete autosuficiente y que no tiene mucho que ver con el AWT, así que Javasoft dió marcha atrás en su nomenclatura y colocó el paquete en su situación actual com.java.Swing.
Como norma y resumen de todo lo dicho, a la hora de crear un paquete hay que tener presente una serie de ideas:
La palabra clave package debe ser la primera sentencia que aparezca en el fichero, exceptuando, claro está, los espacios en blanco y comentarios
Es aconsejable que todas las clases que vayan a ser incluidas en el paquete se encuentren en el mismo directorio. Como se ha visto, esta recomendación se la puede uno saltar a la torera, pero se corre el riesgo de que aparezcan determinados problemas difíciles de resolver a la hora de compilar, en el supuesto caso de que no se hile muy fino
Ante todo, recordar que en un fichero únicamente puede existir, como máximo, una clase con el especificador de acceso public, debiendo coincidir el nombre del fichero con el nombre de la clase
Variable de Entorno CLASSPATH
El intérprete Java debe encontrar todas las clases referenciadas cuando se ejecuta una aplicación Java. Por defecto, Java busca en el árbol de instalación del Java esas librerías. En el Tutorial de Java de Sun, se indica que "los ficheros .class del paquete java.util están en un directorio llamado util de un directorio java, situado en algún lugar apuntado por CLASSPATH".
CLASSPATH es una variable de entorno que indica al sistema dónde debe buscar los ficheros .class que necesite. Sin embargo, lo que dice el Tutorial de Java de Sun, normalmente no es así, lo cual puede ocasionar confusión. Cuando se utiliza el JDK, no existe el directorio que se indica.
La no existencia se debe a que Java tiene la capacidad de buscar ficheros comprimidos que utilicen la tecnología zip. Esto redunda en un gran ahorro de espacio en disco y además, mantiene la estructura de directorios en el fichero comprimido. Por tanto, se podría parafrasear lo indicado por Sun escribiendo que "en algún lugar del disco, se encontrará un fichero comprimido (zip) que contiene una gran cantidad de ficheros .class. Antes de haber sido comprimidos, los ficheros .class del paquete java.util estaban situados en un directorio llamado util de un directorio java. Estos ficheros, junto con sus estructura se almacenar en el fichero comprimido que debe encontrarse en algún lugar apuntado por CLASSPATH".
CLASSPATH contiene la lista de directorios en los que se debe buscar los árboles jerárquicos de librerías de clases. La sintaxis de esta variable de entorno varía dependiendo del sistema operativo que se esté utilizando; en sistemas Unix, contiene una lista de directorios separados por : (dos puntos), mientras que en sistemas Windows, la lista de directorios está separada por ; (punto y coma). La sentencia siguiente muestra un ejemplo de esta variables en un sistema Unix:
CLASSPATH=/home/users/afq/java/classes:/opt/apps/Java
indicando al intérprete Java que busque en los directorios /home/users/afq/java/classes y /opt/apps/Java las librerías de clases.
Paquetes de Java
El lenguaje Java proporciona una serie de paquetes que incluyen ventanas, utilidades, un sistema de entrada/salida general, herramientas y comunicaciones. En la versión actual del JDK, algunos de los paquetes Java que se incluyen son los que se muestran a continuación, que no es una lista exhaustiva, sino para que el lector pueda tener una idea aproximada de lo que contienen los paquetes más importantes que proporciona el JDK de Sun. Posteriormente, en el desarrollo de otros apartados del Tutorial, se introducirán otros paquetes que también forman parte del JDK y que, incorporan características a Java que hacen de él un lenguaje mucho más potente y versátil, como son los paquetes Java2D o Swing, que han entrado a formar parte oficial del JDK en la versión JDK 1.2.
java.applet
Este paquete contiene clases diseñadas para usar con applets. Hay la clase Applet y tres interfaces: AppletContext, AppletStub y AudioClip.
java.awt
El paquete Abstract Windowing Toolkit (awt) contiene clases para generar widgets y componentes GUI (Interfaz Gráfico de Usuario), de manipulación de imágenes, impresión, fuentes de caracteres, cursores, etc.. Incluye las clases Button, Checkbox, Choice, Component, Graphics, Menu, Panel, TextArea, TextField...
java.io
El paquete de entrada/salida contiene las clases de acceso a ficheros, de filtrado de información, serialización de objetos, etc.: FileInputStream, FileOutputStream, FileReader, FileWriter. También contiene los interfaces que facilitan la utilización de las clases: DataInput, DataOutput, Externalizable, FileFilter, FilenameFilter, ObjectInput, ObjectOutput, Serializable...
java.lang
Este paquete incluye las clases del lenguaje Java propiamente dicho: Object, Thread, Exception, System, Integer, Float, Math, String, Package, Process, Runtime, etc.
java.net
Este paquete da soporte a las conexiones del protocolo TCP/IP y, además, incluye las clases Socket, URL y URLConnection.
java.sql
Este paquete incluye todos los interfaces que dan acceso a Bases de Datos a través de JDBC, Java DataBase Connectivity, como son: Array, Blob, Connection, Driver, Ref, ResultSet, SQLData, SQLInput, SQLOutput, Statement, Struct; y algunas clases específicas: Date, DriveManager, Time, Types...
java.util
Este paquete es una miscelánea de clases útiles para muchas cosas en programación: estructuras de datos, fechas, horas, internacionalización,etc. Se incluyen, entre otras, Date (fecha), Dictionary (diccionario), List (lista), Map (mapa), Random (números aleatorios) y Stack (pila FIFO). Dentro de este paquete, hay tres paquetes muy interesantes: java.util.jar, que proporciona clases para leer y crear ficheros JAR; java.util.mime, que proporciona clases para manipular tipos MIME, Multipurpose Internet Mail Extension (RFC 2045, RFC 2046) y java.util.zip, que proporciona clases para comprimir, descomprimir, calcular checksums de datos, etc. con los formatos estándar ZIP y GZIP.
Consideremos las figuras planas cerradas como el rectángulo, y el círculo. Tales figuras comparten características comunes como es la posición de la figura, de su centro, y el área de la figura, aunque el procedimiento para calcular dicha área sea completamente distinto. Podemos por tanto, diseñar una jerarquía de clases, tal que la clase base denominada Figura, tenga las características comunes y cada clase derivada las específicas. La relación jerárquica se muestra en la figura
La clase Figura es la que contiene las características comunes a dichas figuras concretas por tanto, no tiene forma ni tiene área. Esto lo expresamos declarando Figura como una clase abstracta, declarando la función miembro area abstract.
Las clases abstractas solamente se pueden usar como clases base para otras clases. No se pueden crear objetos pertenecientes a una clase abstracta. Sin embargo, se pueden declarar variables de dichas clases.
En el juego del ajedrez podemos definir una clase base denominada Pieza, con las características comunes a todas las piezas, como es su posición en el tablero, y derivar de ella las características específicas de cada pieza particular. Así pues, la clase Pieza será una clase abstracta con una función abstract denominada mover, y cada tipo de pieza definirá dicha función de acuerdo a las reglas de su movimiento sobre el tablero.
La clase Figura
La definición de la clase abstracta Figura, contiene la posición x e y de la figura particular, de su centro, y la función area, que se va a definir en las clases derivadas para calcular el área de cada figura en particular.
public abstract class Figura { protected int x; protected int y; public Figura(int x, int y) { this.x=x; this.y=y; } public abstract double area();}
La clase Rectangulo
Las clases derivadas heredan los miembros dato x e y de la clase base, y definen la función area, declarada abstract en la clase base Figura, ya que cada figura particular tiene una fórmula distinta para calcular su área. Por ejemplo, la clase derivada Rectangulo, tiene como datos, aparte de su posición (x, y) en el plano, sus dimensiones, es decir, su anchura ancho y altura alto.
class Rectangulo extends Figura{ protected double ancho, alto; public Rectangulo(int x, int y, double ancho, double alto){ super(x,y); this.ancho=ancho; this.alto=alto; } public double area(){ return ancho*alto; }}
La primera sentencia en el constructor de la clase derivada es una llamada al constructor de la clase base, para ello se emplea la palabra reservada super. El constructor de la clase derivada llama al constructor de la clase base y le pasa las coordenadas del punto x e y. Después inicializa sus miembros dato ancho y alto.
En la definición de la función area, se calcula el área del rectángulo como producto de la anchura por la altura, y se devuelve el resultado
La clase Circulo
class Circulo extends Figura{ protected double radio; public Circulo(int x, int y, double radio){ super(x,y); this.radio=radio; } public double area(){ return Math.PI*radio*radio; }}
Como vemos, la primera sentencia en el constructor de la clase derivada es una llamada al constructor de la clase base empleando la palabara reservada super. Posteriormente, se inicializa el miembro dato radio, de la clase derivada Circulo.
En la definición de la función area, se calcula el área del círculo mediante la conocida fórmula p*r2, o bien p*r*r. La constante Math.PI es una aproximación decimal del número irracional p.
Uso de la jerarquía de clases
Creamos un objeto c de la clase Circulo situado en el punto (0, 0) y de 5.5 unidades de radio. Calculamos y mostramos el valor de su área. Circulo c=new Circulo(0, 0, 5.5); System.out.println("Area del círculo "+c.area());
Creamos un objeto r de la clase Rectangulo situado en el punto (0, 0) y de dimensiones 5.5 de anchura y 2 unidades de largo. Calculamos y mostramos el valor de su área. Rectangulo r=new Rectangulo(0, 0, 5.5, 2.0); System.out.println("Area del rectángulo "+r.area());
Veamos ahora, una forma alternativa, guardamos el valor devuelto por new al crear objetos de las clases derivadas en una variable f del tipo Figura (clase base). Figura f=new Circulo(0, 0, 5.5); System.out.println("Area del círculo "+f.area()); f=new Rectangulo(0, 0, 5.5, 2.0); System.out.println("Area del rectángulo "+f.area());
Enlace dinámico
En el lenguaje C, los identificadores de la función están asociados siempre a direcciones físicas antes de la ejecución del programa, esto se conoce como enlace temprano o estático. Ahora bien, el lenguaje C++ y Java permiten decidir a que función llamar en tiempo de ejecución, esto se conoce como enlace tardío o dinámico. Vamos a ver un ejemplo de ello.
Podemos crear un array de la clase base Figura y guardar en sus elementos los valores devueltos por new al crear objetos de las clases derivadas. Figura[] fig=new Figura[4]; fig[0]=new Rectangulo(0,0, 5.0, 7.0); fig[1]=new Circulo(0,0, 5.0); fig[2]=new Circulo(0, 0, 7.0); fig[3]=new Rectangulo(0,0, 4.0, 6.0);
La sentencia fig[i].area();
¿a qué función area llamará?. La respuesta será, según sea el índice i. Si i es cero, el primer elemento del array guarda una referencia a un objeto de la clase Rectangulo, luego llamará a la función miembro area de Rectangulo. Si i es uno, el segundo elemento del array guarda una referencia un objeto de la clase Circulo, luego llamará también a la función area de Circulo, y así sucesivamente. Pero podemos introducir el valor del índice i, a través del teclado, o seleccionando un control en un applet, en el momento en el que se ejecuta el programa. Luego, la decisión sobre qué función area se va a llamar se retrasa hasta el tiempo de ejecución.
El polimorfismo en acción
Supongamos que deseamos saber la figura que tiene mayor área independientemente de su forma. Primero, programamos una función que halle el mayor de varios números reales positivos.double valorMayor(double[] x){ double mayor=0.0; for (int i=0; i
Ahora, la llamada a la función valorMayor double numeros[]={3.2, 3.0, 5.4, 1.2}; System.out.println("El valor mayor es "+valorMayor(numeros));
La función figuraMayor que compara el área de figuras planas es semejante a la función valorMayor anteriormente definida, se le pasa el array de objetos de la clase base Figura. La función devuelve una referencia al objeto cuya área es la mayor.
static Figura figuraMayor(Figura[] figuras){ Figura mFigura=null; double areaMayor=0.0; for(int i=0; i
La clave de la definición de la función está en las líneas if(figuras[i].area()>areaMayor){ areaMayor=figuras[i].area(); mFigura=figuras[i]; }
En la primera línea, se llama a la versión correcta de la función area dependiendo de la referencia al tipo de objeto que guarda el elemento figuras[i] del array. En areaMayor se guarda el valor mayor de las áreas calculadas, y en mFigura, la figura cuya área es la mayor.
La principal ventaja de la definición de esta función estriba en que la función figuraMayor está definida en términos de variable figuras de la clase base Figura, por tanto, trabaja no solamente para una colección de círculos y rectángulos, sino también para cualquier otra figura derivada de la clase base Figura. Así si se deriva Triangulo de Figura, y se añade a la jerarquía de clases, la función figuraMayor podrá manejar objetos de dicha clase, sin modificar para nada el código de la misma.
Veamos ahora la llamada a la función figuraMayor Figura[] fig=new Figura[4]; fig[0]=new Rectangulo(0,0, 5.0, 7.0); fig[1]=new Circulo(0,0, 5.0); fig[2]=new Circulo(0, 0, 7.0); fig[3]=new Rectangulo(0,0, 4.0, 6.0); Figura fMayor=figuraMayor(fig); System.out.println("El área mayor es "+fMayor.area());
Pasamos el array fig a la función figuraMayor, el valor que retorna lo guardamos en fMayor. Para conocer el valor del área, desde fMayor se llamará a la función miembro area. Se llamará a la versión correcta dependiendo de la referencia al tipo de objeto que guarde por fMayor. Si fMayor guarda una referencia a un objeto de la clase Circulo, llamará a la función area definida en dicha clase. Si fMayor guarda una referencia a un objeto de la clase Rectangulo, llamará a la función area definida en dicha clase, y así sucesivamente.
La combinación de herencia y enlace dinámico se denomina polimorfismo. El polimorfismo es, por tanto, la técnica que permite pasar un objeto de una clase derivada a funciones que conocen el objeto solamente por su clase base.
Andres Combariza Ibarra Cod. 221184104
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