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Arquitectura de software con programaci�n orientada a objeto

 

Software architecture with object-oriented programming

 

Arquitetura de software com programa��o orientada a objetos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Correspondencia: belisariovera@espam.edu.ec

 

 

Ciencias de la Computaci�n

Art�culo de Investigaci�n

 

* Recibido: 30 de octubre de 2023 *Aceptado: 29 de noviembre de 2023 * Publicado: �21 de diciembre de 2023

 

        I.            Escuela Superior Polit�cnica Agropecuaria de Manab� Manuel F�lix L�pez. Carrera de Ingenier�a en Electr�nica y Automatizaci�n� Campus Polit�cnico Sitio El Lim�n, Calceta, Manab�, Ecuador.

Resumen

El objetivo de este art�culo fue describir la� Arquitectura de Software con Programaci�n Orientada a Objeto a partir de la revisi�n de fuentes documentales actualizadas. Se ha encontrado que La Programaci�n Orientada al Objeto (POO), agrupa un conjunto de t�cnicas que permiten desarrollar y mantener mucho m�s f�cilmente programas de una gran complejidad. Es un paradigma de programaci�n que define los programas en t�rminos de �clases de objetos�, Las caracter�sticas de orientaci�n a objetos han sido agregadas a muchos lenguajes existentes como Python, Java, PHP, C++, Objective C, TypeScript, Smalltalk, entre otros, de este modo,� C++ y Java son los dos lenguajes de programaci�n orientada a objetos m�s usados Se puede concluir que, la evoluci�n de la Arquitectura de Software escala cada vez m�s posiciones superiores, que permiten a los profesionales del dicho campo al desarrollo de software que permiten resolver diversos problemas de arquitectura con mejor calidad y en un menor tiempo para la satisfacci�n del usuario.

Palabras Clave: Arquitectura de sofware; Programaci�n; Lenguaje de programaci�n.

 

Abstract

The objective of this article was to describe the Software Architecture with Object-Oriented Programming based on the review of updated documentary sources. It has been found that Object Oriented Programming (OOP) brings together a set of techniques that allow highly complex programs to be developed and maintained much more easily. It is a programming paradigm that defines programs in terms of �object classes�. Object-oriented features have been added to many existing languages such as Python, Java, PHP, C++, Objective C, TypeScript, Smalltalk, among others. In this way, C++ and Java are the two most used object-oriented programming languages. It can be concluded that the evolution of Software Architecture is increasingly climbing higher positions, which allow professionals in said field to develop software that They allow solving various architectural problems with better quality and in less time for user satisfaction.

Keywords: Software Architecture; Programming; Programming language.

 

Resumo

O objetivo deste artigo foi descrever a Arquitetura de Software com Programa��o Orientada a Objetos com base na revis�o de fontes documentais atualizadas. Verificou-se que a Programa��o Orientada a Objetos (POO) re�ne um conjunto de t�cnicas que permitem desenvolver e manter programas altamente complexos com muito mais facilidade. � um paradigma de programa��o que define programas em termos de �classes de objetos�. Recursos orientados a objetos foram adicionados a muitas linguagens existentes, como Python, Java, PHP, C++, Objective C, TypeScript, Smalltalk, entre outras. desta forma, C++ e Java s�o as duas linguagens de programa��o orientada a objetos mais utilizadas.Pode-se concluir que a evolu��o da Arquitetura de Software est� cada vez mais subindo posi��es mais altas, o que permite aos profissionais da referida �rea desenvolver software que Eles permitem resolver v�rios problemas de arquitetura com melhor qualidade e em menos tempo para satisfa��o do usu�rio.

Palavras-chave: Arquitetura de software; Programa��o; Linguagem de programa��o.

 

Introducci�n

La arquitectura de software da respuesta a cu�les son las soluciones necesarias para cumplir con los requisitos t�cnicos y comerciales de un programa inform�tico. En contraste con la anterior, esta especialidad est� centrada en los componentes, en lugar de todo el sistema, y se requiere un elevado nivel de conocimientos sobre software para aplicarla (Cristi�, 2021).

Otras definiciones hacen referencia Seg�n el Software Engineering Institute (SEI), la arquitectura de software hace referencia a "las estructuras de un sistema, compuestas de elementos con propiedades visibles de forma externa y las relaciones que existen entre ellos�. La arquitectura de software se refiere a la estructura que ha de tener un software, las partes que vamos a construir y la forma en la que las vamos a combinar y juntar para poder trabajar con ellas (UNICESI, 2022).

La arquitectura de software, en un sentido estricto, se define como el conjunto de estructuras que componen el sistema, lo que incluye elementos de software, las relaciones entre los mismos, y las propiedades tanto de los elementos como de sus relaciones. En otras palabras, la arquitectura de software define el conjunto de componentes de un sistema, las interfaces de comunicaci�n de los mismos, y la manera como estos componentes se comunican entre ellos usando estas interfaces (Gonz�lez, 2017)

La arquitectura de un sistema de software se dise�a para satisfacer los requerimientos funcionales y no funcionales establecidos por los interesados en el sistema (ej.: usuarios, clientes, proveedores). Los funcionales se refieren a las tareas que se espera el sistema pueda realizar, mientras que los no-funcionales se refieren a la calidad con que se espera el sistema realice estas tareas. (Joyanes, 2014)

Actualmente producir software orientado a objetos exige del ser humano una gran capacidad de imaginaci�n, abstracci�n y creatividad. Uno de los objetivos de los desarrolladores de software es resolver problemas inform�ticos de manera pr�ctica. Esto conlleva la utilizaci�n en conjunto de las capacidades antes mencionadas, lo cual es una tarea dif�cil de realizar (Bola�os & Farinango, 2017).

La Ingenier�a de Software ha permitido que junto a la disciplina de implementaci�n se desarrolle el modelado de negocio, an�lisis y dise�o, pruebas, entre otras disciplinas que por etapas dejan sus huellas en el proceso de desarrollo de software. En la incorporaci�n y consolidaci�n de estos elementos al proceso de desarrollo de software tambi�n se a�aden los elementos arquitect�nicos, abarcando la estructura de alto nivel de la organizaci�n del sistema, conocida como la arquitectura del software.

A partir de lo anterior el objetivo de este art�culo fue describir la Arquitectura de Software con Programaci�n Orientada a Objeto a partir de la revisi�n de fuentes documentatales actualizadas.

 

Desarrollo

Arquitectura de software

Es incuestionable que para alcanzar la calidad, excelencia y desarrollo en las sociedades modernas, la tecnolog�a es la piedra angular en los diversos campos de desenvolvimiento del ser humano, este hecho se resalta m�s a�n en el dise�o de software, arquitectura de software o estructura de software. En atenci�n a lo argumentado (Cervantes, Velasco, & Castro, 2016) destacan, en la actualidad, el software est� presente en gran cantidad de objetos que nos rodean: desde los tel�fonos y otros dispositivos que llevamos con nosotros de forma casi permanente, hasta los sistemas que controlan las operaciones de organizaciones de toda �ndole o los que operan las sondas rob�ticas que exploran otros planetas. Uno de los factores clave del �xito de los sistemas es su buen dise�o; de manera particular, el dise�o de lo que se conoce como arquitectura de software.

Seg�n la norma del Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE Std 1471-2000), la arquitectura de software es la organizaci�n fundamental de un sistema enmarcada en sus componentes, las relaciones entre ellos, y el ambiente, y los principios que orientan su dise�o y evoluci�n (IEEE, 2000). Al dise�ar una arquitectura de software se crean y representan componentes que interact�an entre s�, con responsabilidades espec�ficas y se organizan de forma tal que se logren los requerimientos establecidos. Se puede partir con patrones de soluciones probados que se conocen con el nombre de estilos arquitect�nicos, patrones arquitect�nicos y patrones de dise�o (Rodr�guez & Silva, 2016).

La arquitectura de software es considerada por� (Cristi�, 2021), como el pilar de la ingenier�a del software para el cambio. El dise�o tiende a reducir los costos de mantenimiento porque reduce el costo de cambio, que es la principal fuente de costos, en consecuencia es una actividad esencial a la producci�n de software. La arquitectura de software debe ser el n�cleo del dise�o y desarrollo de un sistema de software, por lo cual, debe estar siempre en el primer plano y no solamente al principio del proyecto, sino durante todo el ciclo de vida, especialmente para sistemas con una larga vida �til (Estevez, 2019). Para aplicaciones complejas o grandes, la arquitectura debe ser considerada de antemano, d�ndole importancia a la arquitectura para lograr: Integridad conceptual; una adecuada y efectiva base para el reuso (conocimiento, experiencia, dise�os y c�digo) y un comunicaci�n efectiva� (Estevez, 2019).

Las Arquitecturas Software constituyen la piedra angular de toda fase de dise�o software. Una Arquitectura Software (AS) representa la versi�n moderna del dise�o de un sistema software. Representan el dise�o de un sistema software complejo desde distintos puntos de vista, seg�n los intereses de diversos usuarios (�stakeholders�) (Capilla Sevilla, 2022). Las arquitecturas de software proveen las abstracciones cr�ticas que permiten que las variaciones y caracter�sticas comunes dentro de una familia de productos sean simult�neamente manejadas (Estevez, 2019).

Dise�o del software

El dise�o se puntualiza como el proceso de definici�n de la arquitectura, componentes, interfaces y otras caracter�sticas de un sistema o componente y el resultado de ese proceso (Pizard, 2015). As�, el dise�o como proceso, es una actividad del ciclo de vida en la cual se analizan los requisitos de software para producir una descripci�n interna del software que servir� como base para su construcci�n. Por su parte, el dise�o, como resultado, describe la arquitectura del software (c�mo se descompone y se organiza en componentes) y las interfaces entre esos componentes (Pizard, 2015).

La importancia del dise�o del software se resume en una palabra: calidad. El dise�o es el sitio en el que se introduce calidad en la ingenier�a de software. Da representaciones del software que pueden evaluarse en su calidad (Pressman, 2010). Sin dise�o se corre el riesgo de obtener un sistema inestable, que falle cuando se hagan cambios peque�os, o uno que sea dif�cil de someter a prueba, o en el que no sea posible evaluar la calidad hasta que sea demasiado tarde en el proceso de software, cuando no queda mucho tiempo y ya se ha gastado mucho dinero (Pressman, 2010).

En el desarrollo del software, resulta necesario establecer un enfoque sistem�tico y disciplinado, es decir, una metodolog�a para llevar a cabo dicho proceso, desde la �ptica de la ingenier�a del software,� una metodolog�a establece el orden en el que la mayor�a de las actividades tienen que realizarse y los enlaces entre ellas (Garc�a & Garc�a, 2022). A partir de ello, se pueden distinguir una clasificaci�n de las metodolog�as de software, entre las cuales se menciona, estructuradas (orientadas a procesos y orientadas a datos);� orientadas a estados y transiciones; orientadas al dise�o del conocimiento; orientadas a objetos; orientadas al desarrollo de sistemas hipermediales y basadas en m�todos formales (Garc�a & Garc�a, 2022).

Arquitectura de Software con Programaci�n Orientada a Objeto

La programaci�n orientada a objetos (POO), tiene un enfoque hacia la ingenier�a del software, comenzando por la identificaci�n de los objetos involucrados en un problema y los mensajes que estos objetos deben responder. El programa resultante es una colecci�n de objetos, cada uno con sus propios datos y su propio conjunto de responsabilidades. La interacci�n entre los objetos se realiza mediante el env�o de mensajes entre s� (Galindo & Ram�rez, 2015).

La Programaci�n Orientada al Objeto (POO), agrupa un conjunto de t�cnicas que permiten desarrollar y mantener mucho m�s f�cilmente programas de una gran complejidad. Es un paradigma de programaci�n que define los programas en t�rminos de �clases de objetos�, objetos que son entidades que combinan estado (propiedades o datos), comportamiento (procedimientos o m�todos) e identidad (propiedad del objeto que lo diferencia del resto) (Rivas, 2021). La programaci�n orientada a objetos, se trata de un estilo de programaci�n que busca la sistematizaci�n de los mismos, modelando objetos para simular que se trata de la realidad (Joyanes, 2014). A trav�s de esta metodolog�a se puede facilitar el acceso de los usuarios a los programas de computaci�n, incrementando la cobertura de internautas y promoviendo el uso masivo de estos componentes de las Tecnolog�as de Informaci�n y Comunicaci�n (TIC) (Minaya, Mendoza, & Briones, 2019).

La arquitectura Orientadas a objetos,� se fundamentan en la integraci�n de los dos aspectos de los sistemas de informaci�n: datos y procesos. En este paradigma un sistema se concibe como un conjunto de objetos que se comunican entre s� mediante mensajes (Garc�a & Garc�a, 2022). El objeto encapsula datos y operaciones, es decir, este enfoque permite un modelado m�s natural del mundo real y facilita enormemente la reutilizaci�n del software. Las metodolog�as orientadas a objetos acortan la distancia existente entre el espacio de conceptos (lo que los expertos o usuarios conocen) y el espacio de dise�o e implementaci�n (Garc�a & Garc�a, 2022).

En la POO, un objeto es una entidad virtual (o entidad de software), con datos y funciones que simulan las propiedades del objeto. Los objetos con los que se construyen los programas se ven como si fueran m�quinas, las cuales est�n formadas por un conjunto de elementos aut�nomos. Las propiedades individuales de estos elementos y las relaciones entre s� definen el funcionamiento general de la m�quina (Cervantes Ojeda, G�mez, G�nzalez, & Garc�a, 2016).

La Programaci�n Orientada al Objeto (POO), es una t�cnica que intenta modelar el mundo real de mejor manera. Este enfoque de programaci�n introduce conceptos como encapsulamiento y abstracci�n, para formar una nueva unidad llamada �clase�. De esta manera mejora la reusabilidad y permite un mejor entendimiento de c�digo (Bola�os & Farinango, 2017).

La Programaci�n Orientada al Objeto (POO), busca resolver problemas con c�digos ya funcionales,� esto trae como ventaja el no� crear c�digos nuevos si� ya existe uno que� solucione el problema. Involucra en su desarrollo clases, objetos, propiedades,� m�todos para una mejor� implementaci�n al momento� de programar (Gonz�lez, 2017).

Es importante resaltar que el proceso de resolver un problema mediante el uso de POO,� sigue una serie de etapas (an�lisis, dise�o e implementaci�n) para poder construir un producto que satisfaga lo solicitado. En la etapa de an�lisis se determinan los requisitos funcionales, es decir, lo que se espera que el programa haga, el mundo del problema (contexto en el que se desarrolla el problema) y los requisitos no funcionales (restricciones tales como hardware, distribuci�n geogr�fica y factores humanos). La fase de dise�o considera las partes y diferentes relacionales que componen la soluci�n. La fase de construcci�n, permite, partiendo del dise�o, expresar la soluci�n mediante algoritmos y construir el c�digo fuente (Jaramillo & Cordona, 2018).

Las caracter�sticas de orientaci�n a objetos han sido agregadas a muchos lenguajes existentes como Python, Java, PHP, C++, Objective C, TypeScript, Smalltalk, entre otros, de este modo,� C++ y Java son los dos lenguajes de programaci�n orientada a objetos m�s usados. La orientaci�n a objetos se basa en la divisi�n del programa en peque�as unidades l�gicas de c�digo; estas unidades es lo que se conoce como objetos. �stos son unidades independientes que se comunican entre s� mediante mensajes para hacer que el programa funcione (Moncho Mas, 2001). Al dividir un programa en objetos, hace que el c�digo sea m�s f�cil de mantener y de reutilizar. El modelo de programaci�n orientada a objetos se basa en los siguientes conceptos fundamentales: clases, objetos, m�todos y� herencia. En un lenguaje orientado a objetos, se crean objetos utilizando un modelo conocido como clase. Una clase describe los atributos y el comportamiento que debe tener un objeto. Los comportamientos se denominan m�todos.

En la programaci�n orientada a objetos, cada objeto tiene atributos y comportamientos. Cada atributo son datos o caracter�sticas que tiene el objeto, y cada comportamiento es algo que el objeto puede hacer. Los atributos se denominan propiedades y los comportamientos se denominan m�todos. Los m�todos se pueden usar para trabajar con sus propiedades del mismo objeto. En un lenguaje orientado a objetos, se crean objetos utilizando un modelo conocido como clase. Una clase describe los atributos y el comportamiento que debe tener un objeto.

El objeto, es un elemento de un programa que almacena cierta informaci�n (estado del objeto), realiza algunas acciones (comportamiento del objeto), seg�n sus responsabilidades y posee una �nica identidad en el sistema. Un objeto es un ejemplar de una clase (Jaramillo & Cordona, 2018). Los objetos son representaciones (simples/complejas) (reales/imaginarias) de cosas: reloj, avi�n, coche. No todo puede ser considerado como un objeto, algunas cosas son simplemente caracter�sticas o atributos de los objetos: color, velocidad, nombre (Villena, 2019). A las propiedades o caracter�sticas se les da el nombre de atributos. Un atributo se declara dentro de una clase, Una clase puede contener muchos o ning�n atributo. El nombre de un atributo, por convenci�n inicia con letra min�scula. Cada atributo tiene un nombre y un tipo de dato asociado� (Jaramillo & Cordona, 2018).

Una clase es una plantilla para fabricar objetos, por lo tanto, un objeto es una instancia de una clase. Las instancias de las clases (objetos) se comunican envi�ndose mensajes. El mundo real est� lleno de objetos (concretos o abstractos), por ejemplo una persona, un carro, un tri�ngulo. Los cuales se pueden agrupar y abstraer en una clase (Jaramillo & Cordona, 2018). La clase es un modelo o prototipo, que define las variables y m�todos comunes a todos los objetos, o una plantilla gen�rica para un conjunto de objetos de similares caracter�sticas (Moncho Mas, 2001). La clase, es un Conjunto de objetos con estados y comportamientos similares. Se puede referir a la clase �autom�vil� (cualquier instancia de la clasificaci�n autom�vil). La clasificaci�n depende del problema a resolver (Villena, 2019).

Figura 1

Clases y objetos

Nota. Fuente: (Villena, 2019)

 

La herencia, es uno de los conceptos m�s importantes en la programaci�n orientada a objetos y consiste en la posibilidad de creaci�n de clases a partir de otras existentes. Lo que hace tan potente la herencia es que la nueva clase puede heredar de la primera sus propiedades y sus m�todos (aparecen as� los conceptos de clase padre o superclase y clase hija o subclase) (Moncho Mas, 2001). Es el mecanismo que le permite a un objeto heredar propiedades de otra clase de objetos. Seg�n el Servicio de Difusi�n de la Creaci�n Intelectual (Sedici), la herencia permite a un objeto contener sus propios procedimientos o funciones y heredar los mismos de otros objetos (Sedici, 2013).

La herencia m�ltiple se produce cuando una clase puede ser derivada de m�s de una clase. El siguiente ejemplo muestra c�mo a partir de dos clases que definen objetos de sonido e imagen se puede crear una nueva clase que herede de las dos anteriores (Moncho Mas, 2001).

Figura 2

Herencia m�ltiple

Nota. Fuente: (Moncho Mas, 2001).

Es com�n que un objeto pertenezca a la misma familia o clasificaci�n de otro objeto, lo que conlleva a decir que los objetos que poseen el mismo tipo de datos y responden a los mensajes de la misma forma, pertenecen a la misma clase, esta clase describe un grupo de objetos en particular que tienen id�nticas caracter�sticas (datos) y comportamientos (funcionalidad), aplicando buenas pr�cticas de programaci�n, para definir el nombre de una clase (Galindo & Ram�rez, 2015).

 

Conclusiones

Este documento muestra algunos rasgos de la arquitectura de software con programaci�n orientada a objeto, la cual est� orientada al desarrollo de software en piezas simples y reutilizables de planos de c�digo (clases) para crear objetos diversos que puedan interactuar entre s� para y crear programas de c�mputo m�s complejos y m�s funcionales que permita resolver problemas de programaci�n en diversas entidades. Las caracter�sticas de orientaci�n a objetos han sido agregadas a muchos lenguajes existentes como Python, Java, PHP, C++, Objective C, TypeScript, Smalltalk, entre otros, de este modo,� C++ y Java son los dos lenguajes de programaci�n orientada a objetos m�s usados.

En tal sentido, la evoluci�n de la Arquitectura de Software escala cada vez m�s posiciones superiores, que permiten a los profesionales del dicho campo al desarrollo de software que permiten resolver diversos problemas de arquitectura con mejor calidad y en un menor tiempo para la satisfacci�n del usuario.

 

Referencias

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� 2023 por los autores. Este art�culo es de acceso abierto y distribuido seg�n los t�rminos y condiciones de la licencia Creative Commons Atribuci�n-NoComercial-CompartirIgual 4.0 Internacional (CC BY-NC-SA 4.0)

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