Tema 3 Herencia en Java Parte 2. Programación Orientada a Objetos Curso 2015/2016

Transcripción

1 Tema 3 Herencia en Java Parte 2 Programación Orientada a Objetos

2 Contenido Restringir la herencia. Visibilidad protegida. Clases abstractas. Interfaces. Clase Object. Autoboxing. Copia de objetos. Igualdad de objetos. Programación Orientada a Objetos 2

3 Restringir la herencia Es seguro permitir que los subtipos redefinan cualquier método? La redefinición incorrecta del algoritmo del método liquidar() podría comprometer la consistencia y seguridad de la aplicación. En Java se puede aplicar el modificador final a un método para indicar que no puede ser redefinido. Asimismo, el modificador final es aplicable a una clase indicando que no se puede heredar de ella. Programación Orientada a Objetos 3

4 Restringir la herencia public class Deposito { public final double liquidar() { return getcapital() + getintereses(); El algoritmo del método liquidar es el mismo para todos los depósitos, no se puede redefinir. Programación Orientada a Objetos 4

5 Visibilidad para la herencia Puede tener sentido que algunos atributos y métodos de una clase, sin ser públicos, puedan ser accesibles a las subclases. Ejemplo: el atributo capital de Deposito. Nivel de visibilidad protegido (protected): visibilidad para las subclases y las clases del mismo paquete. Es discutible el uso de visibilidad protegida para los atributos En contra de la ocultación de la información. Para los métodos, la visibilidad protegida es útil. Programación Orientada a Objetos 5

6 Niveles de visibilidad En Java, los niveles de visibilidad son incrementales public protected () paquete private public todo el código protected clase + paquete + subclases (nada) clase + paquete private clase Programación Orientada a Objetos 6

7 Revisión redefinición de métodos Al redefinir un método podemos cambiar su implementación (refinamiento, reemplazo). También se puede cambiar el nivel de visibilidad de la declaración para incrementarlo. Es posible cambiar el tipo de retorno a otro más específico (subclase) Regla covariante. Ejemplo: en DepositoGarantizado podemos obligar a que los titulares sean de tipo PersonaPreferente, subclase de Persona. En este caso, el método de consulta se redefine como PersonaPreferente gettitular(). Programación Orientada a Objetos 7

8 Clases abstractas Motivación: En la aplicación bancaria observamos que tanto las cuentas como los depósitos tienen dos características en común: tienen un titular y pagan impuestos. Identificamos el concepto Producto Financiero y definimos una clase que sea padre de Deposito y Cuenta (Generalización). Se realiza la refactorización del código de las clases Deposito y Cuenta para subir la funcionalidad relativa al titular a la nueva clase. Además se introduce el método getimpuestos() que calcula los impuestos como el 21% del beneficio del producto. Programación Orientada a Objetos 8

9 Jerarquía de herencia Programación Orientada a Objetos 9

10 Clase ProductoFinanciero public class ProductoFinanciero { private Persona titular; public ProductoFinanciero(Persona titular) { this.titular = titular; public Persona gettitular() { return titular; public double getimpuestos() { return getbeneficio() * 0.21; Programación Orientada a Objetos 10

11 Clases abstractas Cómo se calcula el beneficio de un producto financiero? Tiene sentido incluir una implementación por defecto que retorne cero? El métodogetbeneficio() no puede ser implementado en la clase ProductoFinanciero. El métodogetbeneficio() es abstracto. Es responsabilidad de las subclases implementarlo adecuadamente. La claseproductofinanciero es abstracta, ya que tiene un método abstracto. Programación Orientada a Objetos 11

12 Clase ProductoFinanciero public abstract class ProductoFinanciero { private Persona titular; public ProductoFinanciero(Persona titular) { this.titular = titular; public Persona gettitular() { return titular; public double getimpuestos() { return getbeneficio() * 0.21; public abstract double getbeneficio(); Programación Orientada a Objetos 12

13 Jerarquía de herencia Programación Orientada a Objetos 13

14 Clases abstractas Una clase abstracta define un tipo, como cualquier otra clase. Sin embargo, no se pueden construir objetos de una clase abstracta. Los constructores sólo tienen sentido para ser utilizados en las subclases. Justificación de una clase abstracta: declara o hereda métodos abstractos y/o representa un concepto abstracto para el que no tiene sentido crear objetos: un objeto producto financiero o figura geométrica? Programación Orientada a Objetos 14

15 Clases parcialmente abstractas Clases que tienen métodos abstractos y efectivos (implementados) Ejemplo: Producto Financiero. Método plantilla: método efectivo que hace uso de métodos abstractos. Ejemplo: getimpuestos(). Importante mecanismo para definir código reutilizable. Definen comportamiento común a todos los descendientes. Programación Orientada a Objetos 15

16 Limitaciones de la herencia La compatibilidad de tipos que proporciona la herencia resulta útil: variables y estructuras polimórficas, código reutilizable, etc. Los tipos que representan los objetos de una clase son: El tipo que define la clase. El tipo de cada uno de sus ascendientes. La herencia simple limita el número de tipos que pueden representar los objetos de una clase. Solución: interfaces Programación Orientada a Objetos 16

17 Interfaces Construcción proporcionada por Java para la definición de tipos (sin implementación). Se dice que una clase implementa una interfaz. El número de interfaces que puede implementar una clase no está limitado (implementación múltiple de interfaces). Los tipos que representan los objetos de una clase pueden ser ampliados con la implementación de interfaces. Programación Orientada a Objetos 17

18 Interfaz Amortizable Ejemplo: un deposito es amortizable si permite rescatar parte del capital antes del vencimiento. Se define este tipo de depósitos como una interfaz. public interface Amortizable { boolean amortizar(double cantidad); Programación Orientada a Objetos 18

19 Interfaz Amortizable Por defecto, en una interfaz la visibilidad de las declaraciones es pública. Las interfaces pueden incorporar declaraciones (simplificadas) de constantes: public interface Amortizable { double LIMITE = ; boolean amortizar(double cantidad); Programación Orientada a Objetos 19

20 Implementación de una interfaz Ejemplo: sólo los depósitos garantizados y los penalizables pueden ser amortizables. Las dos clases implementan la interfaz: public class DepositoPenalizable extends Deposito implements Amortizable public boolean amortizar(double cantidad) { if (cantidad > capital) return false; capital = capital - cantidad; return true; Programación Orientada a Objetos 20

21 Interfaces Programación Orientada a Objetos 21

22 Extensión de interfaces Una interfaz puede extender otras interfaces: public interface Flexible extends Amortizable, Incrementable { void actualizartipointeres(double tipo); Programación Orientada a Objetos 22

23 Interfaces Resumen Las interfaces definen tipos que deben ser implementados por clases. Amortizable deposito = new DepositoPenalizable( ); Si una clase no implementa algún método de una interfaz debe declararse abstracta. Una interfaz define un tipo, pero no se pueden construir objetos de una interfaz: Amortizable deposito = new Amortizable(); // Error Las interfaces resuelven la limitación de tipos impuesta por la herencia simple. Programación Orientada a Objetos 23

24 Clase Object El lenguaje Java define la clase Object como raíz de la jerarquía de todas las clases del lenguaje. Todas las clases heredan directa o indirectamente de la clase Object: Si una clase no hereda de ninguna otra, el compilador añade extends Object a su declaración. Una variable de tipo Object puede apuntar a cualquier tipo del lenguaje: Objetos creados a partir de clases. Tipos primitivos gracias al autoboxing. Programación Orientada a Objetos 24

25 Clase Object y Autoboxing El autoboxing es un mecanismo automático encargado de convertir objetos en tipos primitivos y viceversa. De este modo, una referencia de tipo Object puede apuntar a cualquier tipo de datos. Conversión de tipos primitivos a objetos: Java construye objetos envoltorio donde almacenar los valores primitivos. Para cada tipo primitivo hay una clase envoltorio: Integer para int, Double para double, etc. La conversión de un objeto en un tipo primitivo requiere hacer el casting al tipo envoltorio. Object obj = 3; int entero = (Integer)obj; Programación Orientada a Objetos 25

26 Métodos clase Object En Java, la clase Object incluye las características comunes a todos los objetos: public boolean equals(object obj) Igualdad de objetos protected Object clone() Clonación de objetos public String tostring() Representación textual de un objeto public final Class getclass() Clase a partir de la que ha sido instanciado un objeto. public int hashcode() Código hash utilizado en las colecciones. Programación Orientada a Objetos 26

27 Copia de objetos La asignación de referencias (=) copia el oid del objeto y no la estructura de datos. Para obtener una copia de un objeto hay que aplicar el método clone. El método clone está implementado en la clase Object (es heredado) pero no es aplicable por otras clases (visibilidad protected). La clase debe redefinir el método clone para aumentar la visibilidad y crear una copia que se adapte a sus necesidades. La implementación de clone() en la clase Object construye una copia superficial de la instancia actual. Programación Orientada a Objetos 27

28 Tipos de copia Tipos de copia: Copia superficial: los campos de la copia son exactamente iguales a los del objeto receptor. Copia profunda: los campos primitivos de la copia son iguales y las referencias a objetos son copias profundas. Adaptada a las necesidades de la aplicación. Programación Orientada a Objetos 28

29 Copia superficial de Cuenta Copia superficial: Aliasing incorrecto al compartir las últimas operaciones. No deberían tener el mismo código titular codigo saldo ultoper cuenta J. Gomez copia nombre dni Objeto Persona titular codigo saldo ultoper Programación Orientada a Objetos 29

30 Copia profunda de Cuenta Copia profunda: No tiene sentido duplicar el objeto persona y que tengan el mismo código. cuenta copia titular codigo saldo ultoper titular codigo saldo ultoper J. Gomez J. Gomez Programación Orientada a Objetos 30

31 Copia correcta de Cuenta Copia adaptada: cumple los requisitos de la aplicación cuenta copia titular codigo titular codigo saldo saldo ultoper ultoper J. Gomez Programación Orientada a Objetos 31

32 Método clone en Cuenta public class Cuenta implements Cloneable{ public Cuenta clone(){ Cuenta copia = null; try{ copia = (Cuenta)super.clone(); copia.codigo = ++ultimocodigo; copia.ultimasoperaciones = Arrays.copyOf(ultimasOperaciones, ultimasoperaciones.length); catch (CloneNotSupportedException e){ // No sucede si la clase es Cloneable System.err.println("La clase no implementa " + "la interfaz Cloneable"); return copia; Programación Orientada a Objetos 32

33 Método clone Recomendaciones Aumentar la visibilidad del método clone() para pasar de protected a public Aplicar la regla covariante para establecer el tipo de la clase (el tipo de la copia). Realizar una copia basada en la implementación de clone() en Object copia superficial Tratar el error de copia, sin hacer nada (las excepciones se estudian en el tema 5). No se produce ningún error de copia si la clase implementa la interfaz vacía Cloneable. Adaptar la copia superficial según las necesidades de la aplicación. Programación Orientada a Objetos 33

34 Método clone Recomendaciones Ejemplo de adaptación en la clase Cuenta: Resuelve el aliasing incorrecto del array. Asigna un nuevo código de cuenta a la copia. Importante: implementar el método clone() a partir de la copia superficial hace que la implementación sea heredable La llamada al método clone() de Object siempre retorna un objeto igual a la instancia actual. Una subclase sólo necesitaría redefinir el método si los atributos que aporta no son copiados correctamente con la copia superficial (por ejemplo, aliasing incorrecto). Programación Orientada a Objetos 34

35 Método clone Recomendaciones En herencia, aunque el método clone heredado sea correcto, conviene redefinirlo aplicando la regla covariante y llamar a la versión del padre: public class CuentaRemunerada extends Cuenta { public CuentaRemunerada clone(){ return (CuentaRemunerada)super.clone(); Nota: el casting siempre será correcto, ya que la copia superficial siempre garantiza que el objeto que retorna es del tipo de la instancia actual. Programación Orientada a Objetos 35

36 Igualdad de objetos a c El operador == se utiliza para consultar la identidad de referencias dos referencias son idénticas si contienen el mismo oid. uno 23 Identidad entre referencias: a == c; // True a == b; // False b uno El método equals permite implementar la igualdad de objetos. 23 d dos 23 Programación Orientada a Objetos 36

37 Método equals La implementación en la clase Object consiste en comprobar la identidad del objeto receptor y el parámetro. public boolean equals(object obj) { return this == obj; Por tanto: a.equals(b); // False Es necesario redefinir el método equals en las clases donde necesitemos la operación de igualdad. Sin embargo, hay que elegir la semántica de igualdad más adecuada para la clase. Programación Orientada a Objetos 37

38 Tipos de igualdad Tipos de igualdad: Superficial: los campos primitivos de los dos objetos son iguales y las referencias a objetos idénticas (comparten los mismos objetos). Profunda: los campos primitivos son iguales y las referencias son iguales (equals) en profundidad. Adaptada a las necesidades de la aplicación. Programación Orientada a Objetos 38

39 Método equals en public boolean equals(object obj) { if (obj == null) return false; if (obj == this) return true; if (obj.getclass()!= this.getclass()) return false; Cuenta otracta = (Cuenta)obj; return (this.codigo == otracta.codigo) && (this.titular == otracta.titular) && (this.saldo == otracta.saldo) && (this.estado == otracta.estado) && (Arrays.equals(this.ultimasOperaciones, otracta.ultimasoperaciones); Programación Orientada a Objetos 39

40 Método equals en Cuenta Explicación de la implementación: 1. Caso trivial: el parámetro es la referencia nula. 2. Caso trivial: dos objetos con el mismo oid siempre serán iguales. 3. Comprueba que el tipo dinámico de los objetos sea el mismo (método getclass). Ejemplo: un depósito garantizado nunca será igual que un depósito estructurado. 4. Realiza el casting del parámetro (siempre de tipo Object) para poder comparar sus atributos La consulta del tipo dinámico garantiza el casting correcto. 5. Comparación de los atributos Nota: un objeto tiene acceso a los atributos de otro de su misma clase. Programación Orientada a Objetos 40

41 Método equals en herencia El método equals() heredado en una subclase es correcto si: No aporta nuevos atributos. Los atributos que aporta no se tienen en cuenta en la igualdad. Si fuera necesario redefinir, debe reutilizarse la versión heredada: public boolean equals(object obj) { if (super.equals(obj) == false) return false; CuentaRemunerada otroobj = (CuentaRemunerada)obj; return ; // compara atributos propios Programación Orientada a Objetos 41

42 Método hashcode Devuelve un número que representa el código de dispersión (código hash) de un objeto. Importante si los objetos se almacenan en colecciones cuya implementación se basa en una tabla de dispersión (HashMap y HashSet, se estudian en tema 4). Importante: la implementación del hashcode() tiene que ser consistente con la implementación del equals() Sio1.equals(o2) es true entonces o1.hashcode() == o2.hashcode() Lo contrario no tiene por qué ser cierto. Programación Orientada a Objetos 42

43 Método hashcode La implementación por defecto del método hashcode() deriva el código de dispersión de la dirección de memoria del objeto. Importante: si en una clase se redefine el método equals() también hay que redefinir el método hashcode() para que las implementaciones sean consistentes. La implementación del método hashcode() se calcula como una combinación del código hash de cada uno de los atributos. En el caso de atributos de tipo primitivo se utilizan las clases envolventes, salvo para el tipo int. Siguiendo la implementación, la probabilidad de que objetos distintos tengan el mismo código de dispersión es muy baja. Programación Orientada a Objetos 43

44 Método hashcode en Cuenta Patrón de redefinición del método public int hashcode() { int primo = 31; int result = 1; result = primo * result + codigo; result = primo * result + ((titular == null)? 0 : titular.hashcode()); result = primo * result + new Double(saldo).hashCode(); result = primo * result + ((estado == null)? 0 : estado.hashcode()); result = primo * result + Arrays.hashCode(ultimasOperaciones); return result; Programación Orientada a Objetos 44

45 Método hashcode en herencia El método hashcode()se redefine en una subclase si se ha redefinido el método equals() consistencia de las implementaciones. La redefinición debe reutilizar la versión heredada. public int hashcode() { int primo = 31; int result = super.hashcode(); // añadir atributos utilizados en equals() redefinido result = primo * result + ; return result; Programación Orientada a Objetos 45

46 Método tostring en Cuenta Patrón de redefinición del método public String tostring() { return getclass().getname() + "[codigo = " + codigo + ", titular = "+ titular + ", saldo = "+ saldo + ",ultimasoperaciones = " + Arrays.toString(ultimasOperaciones) + "]"; Programación Orientada a Objetos 46

47 Método tostring en herencia El método tostring()debe ser redefinido en una subclase si añade nuevos atributos. En caso de redefinición, reutilizar la versión heredada: public String tostring() { // añade a la cadena atributos propios return super.tostring() + "[ ]"; La llamada getclass().getname() siempre mostrará correctamente el nombre de la clase: getclass() retorna el tipo de la instancia actual. Programación Orientada a Objetos 47

48 Método getclass() vs operador instanceof El método getclass()retorna el tipo dinámico de la referencia. En general no es recomendado su uso. En su lugar es preferible el operador instanceof para consultar la compatibilidad de tipos. Ejemplo: la consulta con getclass() deja fuera los depósitos garantizados que también son depósitos estructurados (incorrecto). public void settipointeresvariable(double tipo, Deposito[] depositos) { for (Deposito d : depositos) { if (d.getclass() == DepositoEstructurado.class) { Programación Orientada a Objetos 48

49 Seminario 2 Este tema se completa con el seminario 2 (2ª parte). Visibilidad y herencia Clase Object Autoboxing Métodos de la clase Object: igualdad, copia, etc. Clases abstractas. Interfaces. Programación Orientada a Objetos 49