[U3] - MODELADO DE BD

La orientación a objetos es una metodología de modelado y desarrollo basada en conceptos orientados a objetos (OO). En concreto, la orientación a objetos se define como un conjunto de principios de diseño y desarrollo basados en estructuras de computadoras conceptualmente autónomas conocidas como objetos. Cada objeto representa una entidad del mundo real con la capacidad de actuar consigo misma y de interactuar con otros objetos. Teniendo en cuenta este concepto, las bases de datos orientadas a objetos (OODB) están diseñadas para capturar los datos de un sistema de negocio, que puede ser considerado como un conjunto de objetos que interactúan entre sí.

Se define Objeto a la unidad que en tiempo de ejecución realiza las tareas de un programa, entendiéndose entonces como una percepción o cosa con límites bien definidos y con significado a efectos del inconveniente que se esté tratando. A través del estudio de ellos se adquiere el conocimiento necesario para, mediante la abstracción y la generalización, agruparlos según sus características en conjuntos, estos conjuntos determinan las clases de objetos con las que estamos trabajando.
Un objeto en POO representa alguna entidad de la vida real, es decir, alguno de los objetos que pertenecen al negocio con que estamos trabajando o al problema con el que nos estamos enfrentando, y con los que podemos interactuar. A través del estudio de ellos se adquiere el conocimiento necesario para, mediante la abstracción y la generalización, agruparlos según sus características en conjuntos, estos conjuntos determinan las clases de objetos con las que estamos trabajando. Primero existen los objetos, luego aparecen las clases en función de la solución que estemos buscando. Ésta es la forma más común de adquirir conocimiento aunque no es la única. En ocasiones cuando el observador es un experto del negocio (o del problema), el proceso puede ser a la inversa y comenzar el análisis en una base teórica abstracta, sustentada por el conocimiento previo que da lugar primeramente a clases de objetos que satisfagan las necesidades de la solución.
Estos conceptos son parte de la base teórica de la idea de objeto y clase utilizados en la POO. Los objetos tienen características fundamentales que nos permiten conocerlos mediante la observación, identificación y el estudio posterior de su comportamiento; estas características son:

• Identidad: La identidad es la propiedad que permite a un objeto diferenciarse de otros. Generalmente esta propiedad es tal, que da nombre al objeto. Tomemos por ejemplo el "verde" como un objeto concreto de una clase color; la propiedad que da identidad única a este objeto es precisamente su "color" verde. Tanto es así que para nosotros no tiene sentido usar otro nombre para el objeto que no sea el valor de la propiedad que lo identifica.
En programación la identidad de los objetos sirve para comparar si dos objetos son iguales o no. No es raro encontrar que en muchos lenguajes de programación la identidad de un objeto esté determinada por la dirección de memoria de la computadora en la que se encuentra el objeto, pero este comportamiento puede ser variado redefiniendo la identidad del objeto a otra propiedad.

Comportamiento: El comportamiento de un objeto está directamente relacionado con su funcionalidad y determina las operaciones que este puede realizar o a las que puede responder ante mensajes enviados por otros objetos. La funcionalidad de un objeto está determinada, primariamente, por su responsabilidad. Una de las ventajas fundamentales de la POO es la reusabilidad del código; un objeto es más fácil de reutilizarse en tanto su responsabilidad sea mejor definida y más concreta.
Una tarea fundamental a la hora de diseñar una aplicación informática es definir el comportamiento que tendrán los objetos de las clases involucradas en la aplicación, asociando la funcionalidad requerida por la aplicación a las clases adecuadas.

• Estado: El estado de un objeto se refiere al conjunto de los valores de sus atributos en un instante de tiempo dado. El comportamiento de un objeto puede modificar el estado de este. Cuando una operación de un objeto modifica su estado se dice que esta tiene "efecto colateral".
Esto tiene especial importancia en aplicaciones que crean varios hilos de ejecución. Si un objeto es compartido por varios hilos y en el transcurso de sus operaciones estas modifican el estado del objeto, es posible que se deriven errores del hecho de que alguno de los hilos asuma que el estado del objeto no cambiará (Véase Condición de carrera).

Una clase es la contenedora de uno o más datos (variables o propiedades miembro) junto a las operaciones de manipulación de dichos datos (métodos). Las clases pueden definirse como estructuras (struct), uniones (unión) o clases (class) pudiendo existir diferencias entre cada una de las definiciones según el lenguaje, lo que indica entonces que una clase es la agrupaciones de varios objetos que describen su comportamiento.

En términos más técnicos, una clase es un conjunto coherente que consiste en un tipo particular de metadatos. Una clase tiene tanto una interfaz y una estructura, siendo la interfaz la que describe cómo interactuar con la clase y sus instancias con métodos, mientras que la estructura describe cómo los datos se dividen en atributos dentro de una instancia. Una clase también puede tener una representación (metaobjeto) en tiempo de ejecución, que proporciona apoyo en tiempo de ejecución para la manipulación de los metadatos relacionados con la clase. En el diseño orientado a objetos, una clase es el tipo más específico de un objeto en relación con una capa específica.

Una clase por lo general representa un sustantivo, como una persona, lugar o (posiblemente bastante abstracta) cosa - es el modelo de un concepto dentro de un programa de computadora. Fundamentalmente, encapsula el estado y el comportamiento del concepto que representa. Encapsula el estado a través de marcadores de datos llamados atributos (o variable miembro o variables de instancia), y encapsula el comportamiento a través de secciones de código reutilizables llamados métodos.

Una clase esta representada por un rectángulo que dispone de tres apartados, el primero para indicar el nombre, el segundo para los atributos y el tercero para los métodos. Cada clase debe tener un nombre único, que las diferencie de las otras.

Un atributo representa alguna propiedad de la clase que se encuentra en todas las instancias de la clase. Los atributos pueden representarse solo mostrando su nombre, mostrando su nombre y su tipo, e incluso su valor por defecto. Un método u operación es la implementación de un servicio de la clase, que muestra un comportamiento común a todos los objetos. En resumen es una función que le indica a las instancias de la clase que hagan algo.

Para separar las grandes listas de atributos y de métodos se pueden utilizar estereotipos. Aquí vemos un ejemplo. La clase usuario contiene tres atributos. Nombre que es public, dirección que es protected y situación que es private. Situación empieza con el valor 3. También dispone de tres métodos Entrar, Salir y Trabajar.

MÉTODOS

En la programación orientada a objetos, un método es una subrutina asociada exclusivamente a una clase (llamados métodos de clase o métodos estáticos) o a un objeto (llamados métodos de instancia). Análogamente a los procedimientos en los lenguajes imperativos, un método consiste generalmente de una serie de sentencias para llevar a cabo una acción, un juego de parámetros de entrada que regularán dicha acción y o, posiblemente, un valor de salida (o valor de retorno) de algún tipo.
Algunos lenguajes de programación asumen que un método debe de mantener el invariante del objeto al que está asociado asumiendo también que éste es válido cuando el método es invocado. En lenguajes compilados dinámicamente, los métodos pueden ser objetos de primera clase, y en este caso se puede compilar un método sin asociarse a ninguna clase en particular, y luego asociar el vínculo o contrato entre el objeto y el método en tiempo de ejecución. En cambio en lenguajes no compilados dinámicamente o tipados estáticamente, se acude a precondiciones para regular los parámetros del método y postcondiciones para regular su salida (en caso de tenerla). Si alguna de las precondiciones o postcondiciones es falsa el método genera una excepción. Si el estado del objeto no satisface la invariante de su clase al comenzar o finalizar un método, se considera que el programa tiene un error de programación.
La diferencia entre un procedimiento (generalmente llamado función si devuelve un valor) y un método es que éste último, al estar asociado con un objeto o clase en particular, puede acceder y modificar los datos privados del objeto correspondiente de forma tal que sea consistente con el comportamiento deseado para el mismo. Así, es recomendable entender a un método no como una secuencia de instrucciones sino como la forma en que el objeto es útil (el método para hacer su trabajo). Por lo tanto, podemos considerar al método como el pedido a un objeto para que realice una tarea determinada o como la vía para enviar un mensaje al objeto y que éste reaccione acorde a dicho mensaje.

Tipos de Métodos

• Métodos de instancia están relacionados con un objeto en particular. En una implementación típica, a los métodos de instancia se les pasa una referencia oculta al objeto al que pertenecen, comúnmente denominada this o self (referencias a sí mismo por sus significados en inglés), para que puedan acceder a los datos asociados con el mismo. Un ejemplo típico de un método de clase sería uno que mantuviera la cuenta de la cantidad de objetos creados dentro de esa clase.

Algunos lenguajes de programación requieren la definición de constructores, siendo estos métodos de instancia especiales llamados automáticamente cuando se crea una instancia de alguna clase. En Java y C++ se distinguen por tener el mismo nombre de la clase a la que están asociados. Lenguajes como Smalltalk no requieren constructores ni destructores.

• Métodos estáticos o de clase (también denominados métodos compartidos) están asociados a una clase en particular.

• Métodos obtener y métodos establecer (en inglés get y set) proveen un mecanismo para leer y modificar (respectivamente) los datos privados que se encuentran almacenados en un objeto o clase.

• Métodos de acceso son un tipo de método normalmente pequeño y simple que se limita a proveer información acerca del estado de un objeto. Aunque introduce una nueva dependencia, la utilización de métodos es preferida a acceder directamente a la información para proveer de una nueva capa de abstracción (programación orientada a objetos). Por ejemplo, si una clase que modela una cuenta bancaria provee de un método de acceso "obtenerBalance()" en versiones posteriores de la clase se podría cambiar el código de dicho método substancialmente sin que el código dependiente de la clase tuviese que ser modificado (un cambio sería necesario siempre que el tipo de dato devuelto por el método cambie). Los métodos de acceso que pueden cambiar el estado de un objeto son llamados, frecuentemente, métodos de actualización ó métodos de mutación; a su vez, los objetos que proveen de dichos métodos son denominados objetos mutables.

MENSAJES

Un mensaje es una solicitud a un objeto para invocar uno de sus métodos. Un mensaje por lo tanto contiene:

• Nombre del método

• Los argumentos del método.

Por consecuencia, la invocación de un método es solamente una reacción causada por el hecho de recibir un mensaje. Esto solamente es posible si el método es realmente conocido por el objeto.
El mensaje hace referencia a una comunicación dirigida a un objeto, que le ordena que ejecute uno de sus métodos con ciertos parámetros asociados al evento que lo generó.
Un programa en ejecución es una colección de objetos, donde dichos objetos interactuantes son creados y destruidos. Esta interacción se basa en mensajes que son mandados de un objeto a otro, donde el emisor le pide al receptor que aplique un método a sí mismo. Mandar un mensaje pidiéndole a un objeto que aplique un método es similar a una llamada a un procedimiento en lenguajes de programación "tradicionales". Sin embargo, en orientación a objetos, hay un cuadro de objetos autónomos que se comunican unos con los otros por medio del intercambio de mensajes. Los objetos reaccionan cuando reciben mensajes por medio de la aplicación de métodos sobre si mismos. También pueden negar la ejecución de un método, por ejemplo si el objeto que hace la llamada no tiene permiso para ejecutar el método solicitado.

REVISIÓN DE LOS IDS DE OBJETOS

Un sistema de Base de Datos Orientada a Objetos, provee una identidad única a cada objeto independiente almacenado en la base de datos. Esta identidad única suele implementarse con un identificador de objeto único, generado por el sistema, u OID. El valor de un OID no es visible para el usuario externo, sino que el sistema lo utiliza a nivel interno para identificar cada objeto de manera única y para crear y manejar las referencias entre objetos.

La principal propiedad que debe tener un OID es la de ser inmutable; es decir, el valor del OID para un objeto en particular nunca debe cambiar. Esto preserva la identidad del objeto del mundo real que se está presentando. También es preferible que cada OID se utilice sólo una vez; esto es aunque un objeto se elimine de la Base de datos, su OID no se deberá asignar a otro objeto. Estas dos propiedades implican que el OID no debe depender del valor de ningún atributo del objeto, pues estos valores pueden cambiar. También suele considerarse inapropiado basar el OID en la dirección física del objeto en el almacenamiento, ya que una reorganización de los objetos de la base de datos podría cambiar los OID. Sin embargo, algunos sistemas sí usan la dirección física como OID para aumentar la eficiencia de la obtención de los objetos. Si la dirección física cambia, puede colocarse un apuntador indirecto en la dirección anterior, dando la nueva ubicación física del objeto. Un sistema de BDOO debe contar con algún mecanismo para generar los OID con la propiedad de inmutabilidad.

Algunos modelos de datos OO requieren que todo se represente como un objeto, ya sea un valor simple o un objeto complejo; así, todo valor básico, como un entero, una cadena o un valor booleano, tiene un OID. Con ello dos valores básicos pueden tener diferentes OID, lo cual es muy útil en algunos casos. Por ejemplo, en algunas ocasiones se podría usar el valor entero 50 para representar un peso en Kilogramos, y en otras para referirse a la edad de una persona. Así podrían crearse dos objetos básicos con diferentes OID, y ambos tendrían el mismo valor básico de 50. Aunque resulta útil como modelo teórico, esto no es muy práctico porque puede obligar a generar demasiados OID. Por ello también, la mayor parte de los sistemas de BDOO permiten representar tanto objetos como valores. Todo objeto debe tener un OID inmutable, pero los valores no tienen OID y se representan así mismo.


• Los objetos tienen identidades únicas, independientes de los valores de sus atributos.

• La estructura orientada a objetos automáticamente impone las restricciones relacionales, generalmente más aplicables: dominio, llave integridad de entidad e integridad referencial.

DEFINICIÓN DE DATOS

El dato es una representación simbólica (numérica, alfabética, algorítmica, entre otros.), un atributo o característica de una entidad, considerando así que un dato es una expresión mínima de contenido sobre un tema, caracterizándose por no contener ninguna información.

La importancia de los datos está en su capacidad de asociarse dentro de un contexto para convertirse en información. Por si mismos los datos no tienen capacidad de comunicar un significado y por tanto no pueden afectar el comportamiento de quien los recibe. Para ser útiles, los datos deben convertirse en información para ofrecer un significado, conocimiento, ideas o conclusiones.

En programación, un dato es la expresión general que describe las características de las entidades sobre las cuales opera un algoritmo.