Curso propuesto por el grupo de trabajo Semana de Ingenio y Diseño (SID) de la Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas.
Cristian Felipe Patiño Cáceres - Estudiante de Ingeniería de Sistemas de la Universidad Distrital Francisco Jose de Caldas
- Explicar los temas principales y alcances del curso dejando claro que se quiere obtener al finalizar este.
- Revisar el concepto de Objetos y aterrizarlo con el concepto de Objetos gráficos para el contexto de un proyecto de Java UI.
- Identificar la estructura básica de una clase UI en Java y algunas normas que se tendrán en cuenta para su construcción.
- Mostrar proyectos destacados realizados por estudiantes que han pasado anteriormente por el curso para aterrizar el alcance que busca este curso.
- Postular propuestas de trabajo para escoger el proyecto del curso que se realizará a lo largo del curso.
- Repasar conceptos básicos que serán pilares para la construcción de interfaces gráficas.
A continuación se muestran las temáticas que se dictarán en el curso.
Aunque las temáticas anteriores son importantes y fundamentales, algo más importante que se quiere enseñar, es la perspectiva de arquitectura para la construcción de aplicaciones gráficas.
El anterior esquema esta basado en Frameworks y Librerías muy usados en el entorno del desarrollo Frontend y su enfoque da una visión organizada y estandarizada de como trabajar con proyectos Frontend. Este curso busca aterrizar esos conceptos utilizando el lenguaje Java para aplicaciones de escritorio, esto ademas de permitir la creación de un software organizado y estandarizado, ayudará al entendimiento principal de las metodologías que estas propuestas realizan y asi a la hora de trasladarse a estas tecnologías sea de una manera mas fácil.
Para los estudiantes que quieren obtener el grupo de trabajo como requisito de la carrera de Ingeniería de Sistemas a continuación se muestra los porcentajes de notas que se realizaran:
A continuación se muestra algunos proyectos realizados por estudiantes que pasaron por el curso anteriormente:
Para empezar se hablará de la evolución de los datos en la programación para explicar como se forma el concepto de Objetos. Si ya tiene conocimientos de POO se puede saltar esta explicación y pasar a la sección de Definición de clase UI
Primero se tienen los datos Primitivos, estos datos son la parte mas pequeña en cuanto a variables se refiere. Estos son tipos de datos que se encuentran en cualquier lenguaje de programación en la actualidad, en la siguiente imágen se ven alguno de estos, ademas de la forma de declarar (en Java) y su respectiva Notación.
Puede notarse que la declaración consta de varias partes:
- Tipo Acceso: este se refiere a la forma en que los datos pueden obtenerse a traves de otros archivos (clases). Esta propiedad esta enfocada en el paradigma orientado a objetos e indica como las otras clases pueden acceder o no a ciertos atributos o métodos de la clase. Estos pueden ser:
- Publico: Se puede acceder al atributo desde cualquier otra Clase.
- Privado: Unicamente se puede acceder al atributo por medio de la misma Clase.
- Protegido: Solo la clase y las hijas podrán acceder al atributo.
- Default: Las clases del paquete pueden tener acceso a estas.
- Tipo de Dato Primitivo: Simplemente el tipo de dato de toda la vida, puede ser int, String, float, char etc.
- Variable: Es el nombre con el que se maneja el tipo de dato, puede tener el nombre que uno decida darle, salvo algunas excepciones como iniciar con numero, caracteres especiales, etc.
- Valor inicial: Es el valor que puede tomar una variable una vez se declare, no es necesario que este valor se incluya directamente en la declaración.
Los datos evolucionan a un concepto mas grande, estos son los arreglos. Los arreglos son colecciones de datos con las siguientes características:
- Datos homogéneos: Un arreglo es un conjunto finito de n datos y solo puede manejar un único tipo de dato. Esto quiere decir que en dado caso de crear un arreglo de números enteros, por ningún motivo en ninguna posición de dicho arreglo, este puede contener números decimales o caracteres. O por ejemplo un arreglo de Strings no puede contener datos tipo numéricos etc.
- Tamaño estático: Estos tienen un tamaño inicial y no es posible cambiar el tamaño de este, si un arreglo de enteros inicia con un espacio de 30 tendrá esa capacidad y no se puede cambiar en tiempo de ejecución.
- Posicionamiento: Cuando se quiere acceder a un dato especifico dentro del arreglo se debe tener en cuenta su posición dentro del mismo. Mientras un arreglo contenga datos el primer elemento, segundo, tercero,…, enésimo de éste, puede ser identificado a través de un numero ordenado que empieza en 0 y termina en (n-1) (el tamaño del arreglo - 1) y se conoce como indice de posición.
- Dimensiones: Estos pueden tener varias dimensiones que se deben indicar cuando se declara el arreglo y esta dimension tampoco podrá ser cambiada.
- 1 dimension: Los arreglos de una dimension son conocidos como Vectores.
- 2 dimensiones Los arreglos de 2 dimensiones son conocidos como Matrices.
- n dimensiones Los arreglos pueden tener n dimensiones estos arreglos normalmente se entienden como una matriz que contiene otras matrices o vectores dentro y asi sucesivamente.
Se puede notar que existen varias partes importantes a la hora de declarar un arreglo:
- Dimension de arreglo: Se debe denotar la dimension del arreglo con paréntesis cuadrados [ ].
- Inicialización de Arreglo: Esta puede ser de varias formas y tampoco es obligatorio realizar en la declaración sin embargo es importante denotar que una vez se inicializa un arreglo se debe indicar el tamaño que tendrá o en su defecto el contenido del mismo.
Una estructura de datos es un tipo de dato que tiene la capacidad de contener otros datos, pero a diferencia de un arreglo, esta puede contener datos de diferentes tipos y ademas no existe un limite de cuantos datos podría contener. Otro punto de diferencia es que ya no obtiene sus valores a través de posiciones, sino que lo hace mediante un sistema conocido como clave/valor, donde cada valor es obtenido a través del nombre de la variable que se indicó dentro de la estructura. Incluso el concepto es tan amplio que tiene la capacidad de contener Strings, enteros, flotantes, arreglos e incluso otras estructuras de datos. Este ultimo aspecto es muy importante y da lugar a la creación de estructuras algo mas complejas como listas, pilas, colas, arboles, grafos que se estudian normalmente en cursos relacionados a la algoritmia y la ciencia de datos.
- Tipo de dato abstracto: El tipo de dato ya no es convencional, no es una palabra clave del lenguaje (int, String, float etc.) sino que es un tipo de dato que tendrá el nombre de la estructura creada, esto quiere decir que al crear una estructura de datos se esta creando también un tipo de dato y se puede manipular mediante una variable. Este concepto se suele llamar como tipo de dato abstracto.
- Inicializar estructura: En Java el concepto de estructuras esta implementado con el concepto de objetos asi que no es posible dejar un ejemplo claro, sin embargo en lenguajes como C o C++ se puede inicializar como se ve en la imágen.
Los objetos son tomados del concepto de las estructuras de datos, sin embargo estos tienen unas características que lo diferencian de estas:
- Comportamiento: A diferencia de las estructuras de datos un objeto tiene una serie de métodos (funciones) que le proporcionan comportamiento a este. Tal concepto es importante y por lo general son los métodos el medio por el cual un objeto interactúa con otro.
Ejemplo de métodos encargados de obtener y configurar un atributo nombre
- Clases: La clase es la representación en código de un objeto, esta representa el molde donde se definen sus atributos, comportamientos, entornos y accesibilidad. El objeto es entonces la ejemplificación de una clase.
- Nuevos términos: Cuando una variable es global para la clase (existe para todo el entorno) normalmente se suele referir a esta como atributo, si una variable por ejemplo es creada dentro de un método se le sigue considerando variable unicamente. Las funciones que hacen parte de la clase ahora se conocen como métodos.
- Entornos (Scope): Un entorno (Scope) es un contexto que esta aislado del resto, un método es un ejemplo de entorno, si una variable es creada dentro de él sera conocida solo para ese entorno, si otro método trata de manipular esa variable no existirá. Una clase también es un entorno que a su vez contiene otros entornos (métodos). Esto quiere decir que sus atributos y métodos solo existen en dicha clase, si se quiere acceder desde otra clase a alguna funcionalidad o atributo de este se debe tener en cuenta el tipo de acceso explicado previamente en este documento.
- Constructor: Entre sus métodos una clase tiene por defecto un Constructor. Este método es la función por la cual otra clase podrá realizar una ejemplificación del objeto. El constructor habitualmente tiene el mismo nombre que la clase y siempre es el primero en ejecutarse.
Ejemplo de una clase que representa los atributos y comportamiento de un objeto Casa con sus respectivas partes explicadas
A continuación se ve el ejemplo de una clase y como crear el objeto.
Se puede ver que en la declaración de un objeto ocurren dos cosas interesantes:
- Tipo de dato: Al igual que una estructura de datos el tipo de dato ahora es abstracto y es igual al nombre que se deje en la clase.
- Variable (Objeto): El nombre de la variable que se coloca cuando se esta declarando es el objeto en si. Esta variable es entonces el medio para acceder a los atributos y funcionalidades creadas en la clase.
- Ejemplificación: Para poder interactuar con el objeto es necesario inicializar esta variable, una palabra apropiada para esta acción es ejemplificación (algunas veces mal llamada instanciación). Lo que se hace realmente, es llamar a su método constructor y de esta forma queda listo el objeto para ser usado.
Una cosa a resaltar es el acceso a los atributos y métodos, puede notarse que al intentar acceder a la variable numero de la clase no es posible acceder. Esto debido a que este atributo es de acceso privado.
Otro aspecto importante a mencionar son los métodos que contiene cada clase, estos tienen varias partes:
Partes de un método y como llamarlo
Se puede observar que un método cuenta con:
- Tipo de acceso: Puede ser publico, privado o protegido, sin embargo la mayoría de las veces se va a encontrar como publico.
- Tipo de retorno: Es el tipo de dato que el método puede retornar, si no retorna nada generalmente se pone la palabra clave void, un método puede retornar cualquier tipo de dato desde un dato primitivo hasta objetos, arreglos, colecciónes (Lista de objetos) etc.
- Nombre del método: Es arbitrario y generalmente se inicia con minúscula.
- Parámetros: Un método puede recibir por parámetros cualquier cantidad de datos y de cualquier tipo, estos se ponen dentro del paréntesis y se debe denotar siempre el tipo de dato seguido del nombre de la variable, si un método no recibe nada por parámetro se pone los paréntesis vacíos "( )".
- Contenido: Es el código escrito dentro del método, una cosa importante a aclarar es que si el método retorna algún tipo de dato obligatoriamente dentro del contenido debe estar la palabra clave return seguido de la variable que va a retornar y esta debe coincidir con el tipo de dato que se explicito que iba a retornar.
- Argumentos: Cuando un método se llama desde otra parte del código y el método exige el recibimiento de datos por parámetros, se debe enviar una serie de valores cuando se llama al método dentro del paréntesis y estas se conocerán como argumentos. Note que en el caso de envío no es necesario denotar el tipo de dato que es la variable, con solo esta ultima basta, sin embargo Java internamente comprueba que la variable enviada corresponda al tipo de dato que se pide.
- Envió --> Argumentos
- Recibido --> Parámetros
Para explicar mejor el concepto de objetos podemos ver en la anterior imágen dos clases, algo a resaltar es que todos los atributos son privados y los métodos son públicos en ambas clases, esto generalmente debe realizarse por principios del paradigma orientado a objetos y se conoce como encapsulamiento.
Dentro de la clase carro entre uno de sus atributos esta el objeto Motor. Tenemos que ejemplificar el objeto antes de acceder a sus métodos y este se hace dentro del constructor para este caso (la ejemplificación del objeto se puede realizar en cualquier parte del código). Una vez el objeto este listo se pueden acceder a sus funcionalidades como por ejemplo encender(). Mas adelante en otra parte del código de la clase Carro por ejemplo en el método arrancar() se necesita obtener la información del cilindraje del motor, puede notarse que el atributo cilindraje de la clase Motor es privada pero por medio de su método devolverCilindraje() este devolverá el valor y se igualaría a la variable creada para el propósito del método arrancar.
Un objeto gráfico UI no es mas que clases creadas por los desarrolladores de Java contenidas en una serie de librerías como AWT o Swing, con los que se podrá interactuar a traves de la ejemplificación de su objeto, se puede notar que al igual que una clase común este tiene atributos y métodos por los cuales se puede acceder, con estas funcionalidades es posible mostrar una interfaz de usuario.
En Java existen muchas formas de crear Interfaces gráficas y no existe en realidad un estándar para la creación de estas, en este curso se pretende trabajar de una manera estandarizada que no solo ayudara con la organización y buenas practicas del código, también se encarga de escribir un código entendible y mantenible para todos los demás y en especial los que somos parte del curso. Esta metodología no es la verdad absoluta y tampoco pretende ser rígida ya que se pueden tener ligeras variaciones.
- El proyecto inicia con un paquete por defecto DefaultPackage sin embargo es bueno crear una carpeta raíz, en este caso se creara el paquete app.
- Es bueno separar las vistas o ventanas en paquetes únicos, es por esto que dentro del paquete app se crea un paquete llamado VistaPrincipal y dentro se crea la primera clase UI.
- Al crear una clase UI lo primero que se realiza es definir el nombre de la clase, por motivos de estándar se colocara el nombre de la clase (es arbitrario) seguido de la palabra Template. Así por ejemplo si quiero crear una clase llamada VistaPrincipal esta quedara entonces con el nombre VistaPrincipalTemplate, esto tiene su razón y mas adelante en el curso esta razón sera explicada.
Estructura básica de un proyecto GUI.
Se puede notar que en el paquete raíz app, existe otra clase App.java, esta clase contiene el método que ejecuta la aplicación (método main) y desde aquí debemos indicarle a la aplicación que se llamará a la ventana. Sin embargo, a diferencia de una aplicación que corre a través de la terminal, donde se llama a la clase o función que queremos ejecutar directamente desde el método main, cuando creamos aplicaciónes Java Swing debemos tener cuidado de la manera en que ejecutaremos la interfaz gráfica.
Esto se debe a que cuando ejecutemos una aplicación con interfaz gráfica, Java por debajo va a habilitar 3 hilos:
- Hilo principal de java: Este corre y administra toda operación que se llame a través del método main.
- Hilo escuchador de eventos: Es un hilo encargado de recibir cualquier evento que el usuario pueda dar en la aplicación ya sea escribiendo algo por teclado, dando click, arrastrando el mouse etc.
- Hilo despachador de eventos (EDT): Este hilo es creado por Swing y es el encargado de cualquier operación que afecte a la interfaz gráfica ya sea con un cambio de color, mostrar una ventana, dar click a un botón, escribir sobre un JTextField etc.
El problema esta en que el módelo de hilos de Swing se basa en el uso de un solo hilo para todas sus operaciones, en este caso el EDT. Pero si llamamos directamente a la clase UI que representa a la ventana y la ejemplificamos, está va a correr a traves del Hilo principal de Java y no del EDT.
Ejemplo Creación y ejemplificación del objeto VistaPrincipal desde la Clase Main Directamente.
Esto a grandes rasgos no traerá muchos problemas, probablemente tu has ejecutado aplicaciones Swing de esta forma y no notaste ningún problema, pero si en algún momento se necesita realizar operaciones asíncronas para traer información de algún servidor externo, base de datos o realizar operaciones concurrentes el entrelazado de hilos seguramente va a provocar deadlocks en la aplicación haciendo que la interfaz gráfica se quede bloqueada y sin funcionar.
Para evitar estos escenarios y como buena practica se llamará a la clase UI a traves del hilo EDT, el siguiente código muestra la forma correcta de hacerlo:
public static void main(String[] args) {
Runnable runApplication = new Runnable () {
public void run(){
VistaPrincipalTemplate vista = new VistaPrincipalTemplate();
}
};
SwingUtilities.invokeLater(runApplication);
}El anterior código asegura una ejecución de la interfaz gráfica a través del EDT y esto grácias al método invokeLater de SwingUtilities. No te preocupes si no entiendes algo en las lineas de código plasmadas, lo importante es el propósito que estas tienen y para tu tranquilidad es la única vez en el curso que tocaremos el tema de operaciones con hilos.
La Clase Template tiene ciertas características que a continuación serán explicadas:
- Una clase Tempate que se encarga unicamente de la muestra por pantalla de los objetos gráficos y con los que interactuará el usuario. También mostrará los valores obtenidos de la lógica realizada por otras clases.
- No se encarga del manejo de eventos ni llamada de servicios ni operaciones lógicas, su responsabilidad se reduce a la muestra de interfaces Gráficas y muestra y recolección de información que el usuario necesite ver o que este recopile.
- Hereda de una clase JFrame esto le dará a la clase que creemos, propiedades gráficas para ser mostrada al usuario.
- Importara las librerías necesarias para configurar objetos gráficos en pantalla.
- Como propuesta inicial y para propósitos de explicación de otros temas dentro del curso, la configuración de objetos gráficos se realizará dentro del método Constructor sin embargo si se quiere configurar estos objetos en métodos separados desde el inicio no hay problema (mas adelante se tomará este segundo enfoque y se explicara el por que un enfoque es mejor que el otro).
En la imágen anterior se puede ver una serie de configuraciones, estas le dan características a la ventana y esto es posible gracias a la herencia a la clase JFrame. Cada configuración tiene su propósito:
- super: Recibe por parámetro un String y le da el titulo a la ventana que se verá reflejada en la barra superior de la interfaz. Es importante recalcar que este método debe colocarse como primera linea de código dentro del constructor, de lo contrario no tendrá efecto en la vista. Otra forma de hacer esto mismo es mediante el método setTitle.
- setDefaultCloseOperation: Recibe por parámetro configuraciones Java. Le indica al compilador que una vez la ventana sea cerrada el programa dejara de correr, esto lo hace gracias al parámetro recibido EXIT_ON_CLOSE. Si no hacemos esta configuración la ventana cerrara pero el programa seguirá corriendo en el compilador de Java.
- setSize: Recibe como parámetros un par de enteros. Le da propiedades de ancho y alto a la ventana, en este caso la interfaz gráfica ocupara 1200 pixeles de ancho y 700 pixeles de alto.
- setLocationRelativeTo: Recibe como parámetro la ventana o el componente con el que se quiere posiciónar relativo a este. le indica al sistema que la ventana se posicione en el centro del componente que le pasemos como parámetro. Esto ya que por defecto la ventana se posicionará en el punto (0,0) del monitor. Como generalmente en pantalla solo tendremos una sola ventana de la aplicación mostrándose, el parámetro this le indicará a la ventana que se va a posicionar en el centro de la pantalla, por otro lado si le pasamos el parámetro null se posicionará igualmente en el centro al no haber mas ventanas. Es importante que este método se llame después de asignar el tamaño a la ventana o el compilador se confundirá y no la posicionará donde se quiere.
- setLayout Recibe por parámetro el LayoutManager que quiera ser utilizado para la gestión de posicionamiento. Java maneja el posicionamiento de sus objetos gráficos por medio de LayoutManager, este posicionamiento es algo confuso de entender cuando se esta empezando por lo que por ahora es mejor dejarlo null y ser nosotros mismos los que nos encarguemos del posicionamiento de los objetos gráficos.
- setVisible Recibe por parámetro un booleano y por defecto esta en false, debemos cambiarlo a true. Esta configuración le indica al sistema que muestre la ventana en pantalla. Nótese que se deja de ultimas ya que primero se deben configurar la ventana y los objetos gráficos y finalmente mostrar en pantalla. Si no se deja de ultimas probablemente existan conflictos al mostrar componentes gráficos en la ventana.
Existen otros métodos de configuración en ventanas que podrían ser de utilidad como por ejemplo.
- setUndecorated Recibe por parámetro un booleano y si se entrega como true este quitara la barra que por defecto crea Java, sin embargo esto quitara los botones encargados de cerrar, minimizar o expandir la ventana, también quitara la propiedad de arrastre por lo que nosotros mismos tendremos que crear esas funcionalidades en el futuro.
- getContentPane().setBackground recibe por parámetro un objeto de tipo Color y le da el color de fondo a la ventana, se debe llamar al panel contenedor para poder ver reflejado el color de fondo, esto pasa unicamente con las clases JFrame
Cuando se quiera crear atributos estos deben ir al comienzo de la clase y generalmente serán privados como se hablo anteriormente. Es común que los atributos para una clase UI sean objetos gráficos por lo que muchas veces sera necesaria la importación de librerías que soporten la creación de estos objetos. Normalmente cuando se declaran estos objetos el editor de texto ayuda con la importación automática de estas librerías y se colocarán antes de iniciar la clase.
Clase VistaPrincipalTemplate con la declaración de objetos gráficos y la importación de sus respectivas librerías
Se creará un método solo para simular como es tener un método dentro de la clase sin embargo, este no tiene ningún propósito:
public void saludar(){
String mensaje = "Hola Mundo";
System.out.println(mensaje);
}Se puede notar que el método tiene una variable llamada mensaje de tipo String, y es una variable por que solo será conocido por el scope de este método. La clase se vera así finalmente con sus respectivas partes.
Clase VistaPrincipalTemplate final
El resultado obtenido hasta ahora después de la configuración inicial de la clase UI es la siguiente:
- Enviá un correo a cfpatinoc@correo.udistrital.edu.co con el motivo de que deseas tomar el curso, luego te enviare un formulario Diagnostico de Google para saber como te sientes de conocimientos antes de comenzar el curso.
- Realizar la elección de proyecto de curso y enviarla por medio del formulario de Google que será enviado a traves de correo electrónico.
- Realizar un ejemplo de una clase UI con explicación de cada parte.