JVM - JDK - JRE - Conceptos Fundamentales de la P.O.O.

¿Qué partes constituyen la JVM?

Una Máquina virtual Java (en inglés Java Virtual Machine, JVM) es un programa nativo, es decir, ejecutable en una plataforma específica, capaz de interpretar y ejecutar instrucciones expresadas en un código binario especial (el Java bytecode), el cual es generado por el compilador del lenguaje Java.

La JVM es una de las piezas fundamentales de la plataforma Java. Básicamente se sitúa en un nivel superior al Hardware del sistema sobre el que se pretende ejecutar la aplicación, y este actúa como un puente que entiende tanto el bytecode, como el sistema sobre el que se pretende ejecutar. Así, cuando se escribe una aplicación Java, se hace pensando que será ejecutada en una máquina virtual Java en concreto, siendo ésta la que en última instancia convierte de código bytecode a código nativo del dispositivo final.

La gran ventaja de la máquina virtual java es aportar portabilidad al lenguaje de manera que desde Sun Microsystems se han creado diferentes máquinas virtuales java para diferentes arquitecturas y así un programa .class escrito en un Windows puede ser interpretado en un entorno Linux. Tan solo es necesario disponer de dicha máquina virtual para dichos entornos. De ahí el famoso axioma que sigue a Java, "escríbelo una vez, ejecútalo en cualquier parte", o "Write once, run anywhere".

¿Qué es el JDK?

Java Development Kit o (JDK), es un software que provee herramientas de desarrollo para la creación de programas en java. Puede instalarse en una computadora local o en una unidad de red.

En los sistemas Windows sus variables de entorno son

• JAVAPATH: es un path completo del directorio donde está instalado el JDK.
• CLASSPATH: son las librerias o clases de usuario.
• PATH: variable donde se agrega la ubicación de JDK

Los programas más importantes que se incluyen son:

• Appletviewer: es un visor de applet para generar sus vistas previas, ya que un applet carece de método main y no se puede ejecutar con el programa java.
• Javac: es el compilador de JAVA.
• java: es el intérprete de JAVA.
• javadoc: genera la documentación de las clases java de un programa.

El JDK tiene el compilador que permite convertir código fuente en bytecode, es decir, el código "maquina" de la máquina virtual de Java.

¿Qué es el JRE?

Es un conjunto de utilidades que permite la ejecución de programas java, En su forma más complicada, el entorno en tiempo de ejecución de Java está conformado por una Máquina Virtual de Java o JVM, un conjunto de Java y otros componentes innecesarios para que una aplicación escrita en lenguaje c++ pueda ser ejecutada. El JRE actúa como un "intermediario" entre el sistema y Java.

La JVM es el programa que interpreta el código Java mientras que las librerías de clases estándar son las que implementan el API de Java. Ambas JVM y API deben ser consistentes entre sí, de ahí que sean distribuidas de modo conjunto.

Un usuario sólo necesita el JRE para ejecutar las aplicaciones desarrolladas en lenguaje Java, mientras que para desarrollar nuevas aplicaciones en dicho lenguaje es necesario un entorno de desarrollo, denominado JDK, que además del JRE (mínimo imprescindible) incluye, entre otros, un compilador para Java.

Conceptos Fundamentales de la P.O.O.

Abstracción: La abstracción consiste en aislar un elemento de su contexto o del resto de los elementos que lo acompañan y trasladarlo del mundo real al Lenguaje de Programación deseado. En programación, el término se refiere al énfasis en el "¿qué hace?" más que en el "¿cómo lo hace?".

Los lenguajes de programación son las herramientas mediante las cuales los diseñadores de lenguajes pueden implementar los modelos abstractos. La abstracción ofrecida por los lenguajes de programación se puede dividir en dos categorías: abstracción de datos (pertenecientes a los datos) y abstracción de control (perteneciente a las estructuras de control).

Encapsulamiento: En programación modular, y más específicamente en programación orientada a objetos, se denomina encapsulamiento al ocultamiento del estado, es decir, de los datos miembro, de un objeto de manera que sólo se puede cambiar mediante las operaciones definidas para ese objeto.

Cada objeto está aislado del exterior, es un módulo natural, y la aplicación entera se reduce a un agregado o rompecabezas de objetos. El aislamiento protege a los datos asociados a un objeto contra su modificación por quien no tenga derecho a acceder a ellos, eliminando efectos secundarios e interacciones.

De esta forma el usuario de la clase puede obviar la implementación de los métodos y propiedades para concentrarse sólo en cómo usarlos. Por otro lado se evita que el usuario pueda cambiar su estado de maneras imprevistas e incontroladas.

Ocultamiento: Consiste en dar a cada objeto del programa una identidad única y propia, esto se logra gracias a la Programación orientada a objetos, la cual permite la manipulación y modificación de los atributos de cada objeto por medio de métodos, y sin importar como sean estos métodos implementados para lograr el objetivo.

Herencia: En orientación a objetos la herencia es el mecanismo fundamental para implementar la reutilización y extensibilidad del software. A través de ella los diseñadores pueden construir nuevas clases partiendo de una jerarquía de clases ya existente (comprobadas y verificadas) evitando con ello el rediseño, la remodificación y verificación de la parte ya implementada. La herencia facilita la creación de objetos a partir de otros ya existentes, obteniendo características (métodos y atributos) similares a los ya existentes.

Es la relación entre una clase general y otra clase más específica. Por ejemplo: Si declaramos una clase párrafo derivada de una clase texto, todos los métodos y variables asociadas con la clase texto, son automáticamente heredados por la subclase párrafo.

La herencia es uno de los mecanismos de la programación orientada a objetos, por medio del cual una clase se deriva de otra, llamada entonces superclase, de manera que extiende su funcionalidad. Una de sus funciones más importantes es la de proveer Polimorfismo y late binding.

Polimorfismo: En programación orientada a objetos el polimorfismo se refiere a la posibilidad de definir clases diferentes que tienen métodos o atributos denominados de forma idéntica, pero que se comportan de manera distinta.

Por ejemplo, podemos crear dos clases distintas: Pez y Ave que heredan de la superclase Animal. La clase Animal tiene el método abstracto mover que se implementa de forma distinta en cada una de las subclases (peces y aves se mueven de forma distinta).

Como se mencionó anteriormente, el concepto de polimorfismo se puede aplicar tanto a funciones como a tipos de datos. Así nacen los conceptos de funciones polimórficas y tipos polimórficos. Las primeras son aquellas funciones que pueden evaluarse o ser aplicadas a diferentes tipos de datos de forma indistinta; los tipos polimórficos, por su parte, son aquellos tipos de datos que contienen al menos un elemento cuyo tipo no está especificado.

¿Por qué Java no soporta herencia múltiple?

Porque Java no provee medios para implementar herencia múltiple, por esto el código provoca un error durante el proceso de compilación, pero mediante el uso de interfaces, en algunos casos, se pueden simular relaciones de herencia múltiple en Java.

Por ejemplo, de la clase aparato con motor y de la clase animal no se puede derivar nada, sería como obtener el objeto toro mecánico a partir de una máquina motorizada (aparato con motor) y un toro (animal). En realidad, lo que se pretende es copiar los métodos, es decir, pasar la funcionalidad del toro de verdad al toro mecánico, con lo cual no sería necesaria la herencia múltiple sino simplemente la compartición de funcionalidad que se encuentra implementada en Java a través de interfaces. 

El mecanismo de Java para la herencia es la extensión de clase, que permite las relaciones de tipo y el reuso de código. Sólo se permite la herencia simple. La sobreescritura dinámica de métodos soporta polimorfismo y permite la construcción de objetos intercambiables que se adecuan a una interfaz uniforme. La superclase abstracta de Java le ayuda a planear interfaces uniformes para un conjunto de objetos compatibles de conexión, además de proporcionar código común para éstos.

En una herencia múltiple, los identificadores de algunos métodos o atributos pueden coincidir en la clase que hereda, si dos de las interfaces padres tienen algún método o atributo que coincida en nombre. A esto se le llama colisión.

Esto se dará cuando las clases padre (en el ejemplo anterior B y C) tienen un atributo o método que se llame igual. Java resuelve el problema estableciendo una serie de reglas.

Para la colisión de nombres de atributos, se obliga a especificar a qué interfaz base pertenecen al utilizarlos.

Para la colisión de nombres en métodos:

• Si tienen el mismo nombre y diferentes parámetros: se produce sobrecarga de métodos permitiendo que existan varias maneras de llamar al mismo. 
• Si sólo cambia el valor devuelto: se da un error de compilación, indicando que no se pueden implementar los dos. 
• Si coinciden en su declaración: se elimina uno de los dos, con lo que sólo queda uno. 

Modificadores de Acceso
Una de las características más importantes y esenciales del lenguaje de programación Java son sus modificadores de acceso, los cuales permiten conocer el alcance que tendrán tanto las clases y las variables que se definen.

Public: Cuando una Clase, Método o Atributo es Visible y Accesible desde cualquier Clase en cualquier Paquete.

Private: Cuando un Método o Atributo es Visible y Accesible solo en su propia clase. Las Clases nunca pueden ser declaradas como Privadas.

Protected: Si un Atributo o Método es visible en la Clase, también en las clases del mismo paquete y en las Subclases de la Clase Principal en otros paquetes.