Programación Orientada a Objetos en Java

Unidad 3Herencia y Polimorfismo

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Temario

Herencia Reescritura de métodos Polimorfismo Clases abstractas Interfaces

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Herencia In object-oriented programming (OOP), Inheritance is a way

to compartmentalize and reuse code by creating collections of attributes and behaviors called objects which can be based on previously created objects. In classical inheritance where objects are defined by classes, classes can inherit other classes. The new classes, known as Sub-classes (or derived classes), inherit attributes and behavior of the pre-existing classes, which are referred to as Super-classes (or ancestor classes). The inheritance relationship of sub- and superclasses gives rise to a hierarchy. In Prototype-based programming objects can be defined directly from other objects without the need to define any classes.

The inheritance concept was invented in 1967 for Simula. Wikipedia

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Todas las clases son descendientes de la clase ObjectObject

La cláusula extendsextends especifica el ancestro inmediato de la clase

Una subclase o clase derivada hereda todos los campos y métodos de la superclase o clase base

Java soporta herencia simple (sólo una clase base)

Herencia en Java

"hereda de" "extiende"

"is a"

ancestrosuperclaseclase base

descendientessubclasesclases derivadas

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class Figura { int x, y; public void print() { ... } public void setX(int x) { this.x = x; } public void setY(int y) { this.y = y; }}

class Rectangulo extends Figura { int largo, ancho; public void setLargo(int largo) { this.largo = largo; } public void setAncho(int ancho) { this.ancho = ancho; }}

class App {

void f() {

Rectangulo r = new Rectangulo();

r.setX(10); r.setY(20);

r.setAncho(100); r.setLargo(300);

}

}

Ejemplo

La clase Circulo es derivada de la clase base Figura

La clase Circulo hereda métodos setX y setY de clase base Figura

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Encapsulamiento

Una clase derivada tiene acceso a los miembros publicpublic y protectedprotected de una clase base, aunque pertenezcan a paquetes diferentes

Una clase derivada tiene acceso a los miembros packagepackage de una clase base si ambas clases pertenecen al mismo paquete

Una clase derivada no tiene acceso a los miembros privateprivate de una clase base

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Polimorfismo

Polymorphism, in the context of object-oriented programming, is the ability of one type, A, to appear as and be used like another type, B. The purpose of polymorphism is to implement a style of programming called message-passing in the literature, in which objects of various types define a common interface of operations for users.

In strongly typed languages, polymorphism usually means that type A somehow derives from type B, or type C implements an interface that represents type B. In weakly typed languages types are implicitly polymorphic. Wikipedia

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Circulo circulo;

circulo = new Circulo();

Figura figura;

figura = circulo;

circulo

figura

Compila y ejecuta bien (un círculo es una figura)Restricción: no se puede usar figura para acceder a métodos especializados de Circulo

figura.getRadio(); // no compila

Polimorfismo

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Polimorfismo

Java permite asignar un objeto a una variable declarada con un tipo de datos ancestro

void metodo1(Figura f) {

f.print();

...

}

void metodo2() {

metodo1(new Circulo());

}

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Reescritura de Métodos Method overriding, in object oriented programming, is a

language feature that allows a subclass or child class to provide a specific implementation of a method that is already provided by one of its superclasses or parent classes. The implementation in the subclass overrides (replaces) the implementation in the superclass by providing a method that has same name, same parameters or signature, and same return type as the method in the parent class.The version of a method that is executed will be determined by the object that is used to invoke it. If an object of a parent class is used to invoke the method, then the version in the parent class will be executed. If an object of the subclass is used to invoke the method, then the version in the child class will be executed. Wikipedia

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public class DTE { ... public void validar() { ... }}

public class Factura extends DTE { public void validar() { super.validar(); ... }}

Reescritura de Métodos

Reescritura del método validar() en clase derivada (la firma y el tipo de retorno coinciden con los de la clase base)

Invocación a funcionalidad provista en la clase base, para extender en lugar de reemplazar

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Al invocar un método no static, el tipo real del objeto sobre el que se invoca el método — y no el tipo de la referencia — es utilizado para determinar qué versión del método invocar

El tipo del objeto sobre el que se invoca el método se obtiene en tiempo de ejecución, por eso esta funcionalidad recibe el nombre de dynamic bindingdynamic binding, o late bindinglate binding

void procesarDTE(DTE dte) { dte.validar(); ...}

Dynamic Binding

Dynamic binding: invoca a Factura.validar() si dte es una referencia a una Factura

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Java es fuertemente tipeado, exige compatibilidad de tipos en tiempo de compilación: Permite asignar un objeto a una variable de

un tipo ancestro Permite asignar un objeto a una variable de

un tipo descendiente, pero exige que se explicite este uso, mediante un cast (si el cast falla en ejecución, la máquina virtual lanza un ClassCastExceptionClassCastException)

Factura factura = (Factura) dte; No permite realizar una conversión de un

objeto a un tipo que no es ancestro ni descendiente

Compatibilidad de Tipos

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El método getClassgetClass de la clase Object retorna un objeto de tipo ClassClass correspondiente a la clase real a la que pertenece el objeto

El operador instanceofinstanceof indica si un objeto es de una clase determinada o de alguna clase descendiente

if (dte instanceof Factura) { Factura factura = (Factura) dte; // uso de factura}

Identificación de Tipo

Ojo, no abusar de este mecanismo! (hacerlo significa que se está programando de manera tradicional, sin obtener los beneficios de la OOP)

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El constructor de una subclase debedebe invocar algún constructor de la clase base:

Explícitamente: usando basebase()() Implícitamente: si no se invoca el constructor de la

clase base explícitamente, se invoca el constructor default

class DTE { DTE(Empresa emisor, int folio) { ... } ...}

class Factura extends DTE { Factura(Empresa emisor, int folio, Empresa receptor) { super(emisor, folio); ... } ...}

Constructor en Subclases

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Ejemplo

Se desea construir una aplicación que permita manejar múltiples ventanas, con diferentes tipos de documentos: cartas, memos, etc.

El sistema debe permitir que se imprima la ventana activa, mediante la opción de menú File/Print

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Ejemplo: Diseño con Polimorfismo

public class Documento { public void print() {...}}

public class Carta extends Documento { public void print() {...}}

public class Memo extends Documento { public void print() {...}}

public class MiAplicacion { public void print() { Window w = GUI.getCurrentWindow(); Documento d = obtenerDocumento(w); d.print(); }}

Dynamic binding: se invoca al método print implementado en la clase del objeto referenciado por la variable d, el cual se determina en ejecución

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Consideraciones de Diseño

Supongamos que en el diseño anterior, la clase Documento no debe instanciarse, sólo se ha creado para construir una jerarquía de clases y hacer uso de los mecanismos de polimorfismo y dynamic binding; ¿cómo impedir que por error se instancie la clase Documento?

Supongamos que en el diseño anterior las clases derivadas de Documento deben proveer una implementación del método print() (no tiene sentido programar una implementación default en la clase Documento); ¿cómo obligar a las clases derivadas a proveer una implementación del método print()?

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Una clase abstracta no puede ser instanciada Puede contener métodos abstractos, a ser implementados

en subclases Puede contener métodos concretos

public abstract class Documento { ... public abstract void print();}

public class Carta extends Documento { public void print() { ... }}

Una subclase de una clase abstracta debe: implementar todos los métodos abstractos heredados, o bien ser a su vez declarada abstracta

Clases Abstractas

Clase Documento es abstracta: si se intenta instanciarla, se produce un error de compilación

Si la clase Carta no provee una implementación del método print(), se produce un error de compilación

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Java No Soporta Herencia Múltiple

En ocasiones es útil que una clase se pueda ver de varias formas, utilizando polimorfismo

En C++, lo anterior se implementa con herencia múltiple, pero esto genera problemas cuando se hereda implementación

Para evitar estos problemas, Java no soporta herencia múltiple, pero sí permite que una clase implementeimplemente múltiples interfacesinterfaces

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Interfaces In object-oriented languages the term interface is

often used to define an abstract type that contains no data, but exposes behaviors defined as methods. A class having all the methods corresponding to that interface is said to implement that interface (furthermore a class can implement multiple interfaces, and hence can be of different types at the same time).

An interface is hence a type definition; anywhere an object can be exchanged (in a function or method call) the type of the object to be exchanged can be defined in terms of an interface instead of a specific class. This allows later code to use the same function exchanging different object types; hence such code turns out to be more generic and reusable. Wikipedia

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Interfaces An interface is a kind of classifier that represents

a declaration of a set of coherent public features and obligations. An interface specifies a contract; any instance of a classifier that realizes the interface must fulfill that contract.

Since interfaces are declarations, they are not instantiable. Instead, an interface specification is implemented by an instance of an instantiable classifier, which means that the instantiable classifier presents a public facade that conforms to the interface specification. Note that a given classifier may implement more than one interface and that an interface may be implemented by a number of different classifiers. UML Specification 2.0

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Una interfaz (interfaceinterface) es una colección de métodos abstractos y constantes

Una interfaz no puede ser instanciada Una clase que implementa una interfaz debe

implementar los métodos declarados en ella Una clase puede implementar múltiples

interfaces Una interfaz define un tipo de datos que se

puede utilizar en la declaración de variables Una variable declarada mediante una interfaz

puede referenciar un objeto de alguna clase que implemente la interfaz

Java soporta herencia múltiple de interfaces

Interfaces

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Definiendo una Interfaz

Campos son automáticamente public final static

Métodos son automáticamente public abstract

interface Printable {int PORTRAIT = 0;int LANDSCAPE = 1;void print(int orientacion);

}

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Implementando una Interfaz

class Libro extends Documento implements Printable { public void print(int orientacion) { // implementación }}

class Empleado implements Printable { public void print(int orientacion) { ... }}

class Rectangulo implements Printable { public void print(int orientacion) { ... }}

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Usando una Interfaz

Capa genéricaclass ColaImpresion { static void creaJob(Printable p) { … p.print(Printable.PORTRAIT); }}

Capa clienteColaImpresion.creaJob(new Empleado(…));ColaImpresion.creaJob(new Rectangulo(…));Libro libro = new Libro();…ColaImpresion.creaJob(libro);

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Resumen

Herencia es un concepto de OOP mediante el cual una clase adquiere las propiedades y los métodos de otra

Una variable de un tipo de datos ancestro puede ser utilizada para referenciar una instancia de una clase descendiente

Al invocar sobre un objeto un método de instancia que ha sido redefinido en subclases, la máquina virtual invoca el método definido en la clase real del objeto, obtenida en tiempo de ejecución

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Resumen

Una clase abstracta (abstractabstract) puede contener métodos abstractos

Una interfaz (interfaceinterface) es una colección de métodos abstractos y constantes

Las clases abstractas y las interfaces no pueden ser instanciadas

Una clase puede extender a una clase, e implementar un número ilimitado de interfaces

Si una clase define o hereda métodos abstractos, debe ser declarada abstracta