Taller de Programación I. Tema 10: Herencia en Java

INACAP Universidad Tecnológica de Chile Sede Santiago Centro Taller de Programación I Curso Java J2SE Tema 10: Herencia en Java Ing. Manuel López Ramos (versión 1)

Parte I Qué es la herencia entre clases?

Herencia entre clases La herencia entre clases consiste en una relación especial que conecta dos o más conceptos muy parecidos o similares entre sí, dentro de un problema. Permite que una clase tome todos los atributos y métodos de otra automáticamente. Con esto, la herencia evita tener que redefinir atributos y métodos similares en varias clases parecidas.

Herencia entre clases La herencia se conoce con el nombre de relación de generalización. Se indica en el diagrama de clases de UML utilizando una línea más una punta de flecha blanca. La clase que tiene la punta de flecha se conoce con el nombre de clase padre, superclase o clase base. La clase al lado opuesto de la flecha se conoce con el nombre de clase hija, subclase o clase derivada. Clase padre o superclase Clase hija o subclase

Herencia entre clases La herencia, o relación de generalización, puede clasificarse según la cantidad de clases padres que posee cierta clase, en los siguientes grupos: a) herencia simple: aquella donde una clase hija sólo tiene una clase padre directa. b) herencia múltiple: aquella donde una clase hija puede tener dos ó más clases padres.

Herencia entre clases Debido a la relación de generalización, una clase base entregará automáticamente todos sus atributos y métodos a sus clases hijas, como se puede observar en el siguiente diagrama de clases de UML. En este caso, la clase Tiburón recibirá todos los atributos y métodos (públicos y privados) de la clase base y agregará 3 atributos nuevos y 2 métodos nuevos.

Herencia entre clases La relación de generalización puede leerse utilizando la palabra "es". Las relaciones del ejemplo entonces podrían leerse como: "Un Mineral es un Objeto" "Un Animal es un Objeto" "Un Ave es un Animal" "Un SerHumano es un Animal", etc.

Herencia entre clases Las relaciones entre clases pueden efectuarse en Java, utilizando la palabra clave extends. public class Animal { public char sexo;...... public Animal() { }... } public class Tiburon extends Animal { private int numaletas;...... public Tiburon() { }... } La palabra clave extends puede leerse como "es". La relación entonces podría leerse como "Un tiburón es un Animal".

Herencia entre clases Ejercicio: desarrollar el diagrama de clases siguiente:

Parte II Acceso a atributos en herencia

Acceso a atributos En la herencia en Java, el acceso a atributos sigue reglas específicas: La clase hija puede acceder y usar cualquier atributo público de la clase padre. La clase hija no puede acceder ni usar atributos privados de la clase padre. Las reglas anteriores causan un problema, ya que no se pueden crear atributos no visibles por el programa que puedan ser usados por la clase hija -> problema del encapsulamiento en herencia. Para crear atributos privados en la clase padre que sí puedan ser utilizados por las clases hijas se define un nuevo tipo de acceso a datos, denominado como acceso protegido (protected). En el diagrama de clases de UML, el acceso protegido se simboliza con un símbolo de gato (#).

Acceso a atributos En el diagrama de clases de UML, el acceso protegido se simboliza con un símbolo de gato (#).

Acceso a atributos En el diagrama de clases de UML, el acceso protegido se simboliza con un símbolo de gato (#). public class SerVivo { protected byte edad; private String nombre; } public SerVivo() { }...

Acceso a atributos En el diagrama de clases de UML, el acceso protegido se simboliza con un símbolo de gato (#). public class SerVivo { protected byte edad; private String nombre; } public SerVivo() { }... public class Mamifero extends SerVivo { protected short numpatas; protected boolean usapelaje; private String especie; } public Mamifero() { }...

Acceso a atributos Ejercicio: implementar el diagrama de UML mostrado en la diapositiva anterior. public class SerVivo { protected byte edad; private String nombre; } public SerVivo() { }... public class Mamifero extends SerVivo { protected short numpatas; protected boolean usapelaje; private String especie; } public Mamifero() { }...

Parte III Conceptos adicionales

Conceptos adicionales La generalización entre clases presenta una serie de conceptos adicionales: a) sobrecarga de métodos (method overloading) b) sobreescritura de métodos (overriding) c) métodos y clases abstractas (abstract methods/classes) d) polimorfismo (polymorphism) e) interfaces (interfaces) f) implementación de interfaces sobre clases (interface implementation) g) uso directo de métodos de la clase padre (mediante el uso de super)

Sobrecarga de métodos La sobrecarga (overloading) consiste en utilizar varias veces el mismo nombre para diferentes métodos de una misma clase. No se aplica en herencia, sino que sólo dentro de una misma clase. Los métodos sobrecargados (overloaded methods) deben tener el mismo nombre, pero diferente cantidad y/o tipos de parámetros de entrada.

Sobrecarga de métodos Ejercicio: implementar la clase de Java con sus métodos sobrecargados. Luego, pruebe los métodos llamándolos e imprimiendo los resultados.

Sobreescritura de métodos La sobreescritura (overriding) consiste en la reimplementación de un método de la clase padre en alguna de las clases hijas. "Reimplementar" significa que el método conserva su nombre, parámetros de entrada y tipo de retorno, pero que su código interno será diferente. Debe ser aplicado en herencia y en implementación de interfaces.

Sobreescritura de métodos Ejercicio: implementar la jerarquía de clases mostrada en el diagrama de UML. Nótese que el método comer(), de la clase Animal, se reimplementa (sobreescribe) en las clases hijas Gato y Jirafa.

Métodos y clases abstractas Los métodos abstractos (abstract) son aquellos métodos que sólo declaran su nombre, tipo de retorno y parámetros, pero que no presentan un bloque definido de código a ejecutar. Se utilizan para definir métodos que deberán implementarse obligatoriamente dentro de las clases hijas en una jerarquía de herencia, pero donde el diseñador no sabe a ciencia cierta cuál debería ser el código correcto para dicho método. Al extender una clase con métodos abstractos, éstos deberán definirse completamente dentro de las clases hijas.

Métodos y clases abstractas Por extensión, una clase abstracta es aquella que posee uno o varios métodos abstractos. Debido a que una clase abstracta no tiene definidos todos sus métodos, no se puede instanciar una clase abstracta directamente. Si se quiere instanciar una clase abstracta, se deberá crear una nueva clase que herede las propiedades de la clase abstracta y que implemente todos sus métodos. Esta última clase sí se podrá utilizar para crear objetos para el programa. Se define como: public abstract class <nombreclase> { <métodos_abstractos> }

Métodos y clases abstractas Ejercicio: implementar la jerarquía de clases mostrada en el diagrama de UML. Nótese que el método comer(), de la clase Animal, está declarado como abstract, al igual que la clase Animal.

Polimorfismo El polimorfismo es uno de los mecanismos más potentes que ofrece un lenguaje orientado a objetos. Consiste en que un método sobreescrito varias veces en las clases hijas aplica automáticamente la rutina correcta sobre un objeto proveniente de una de las clases hijas, cuando éste objeto se almacena bajo la identidad de una variable de la clase padre. Permite implementar rutinas con código reducido sobre una gran cantidad de objetos almacenados como objetos genéricos.

Polimorfismo Ejercicio: implementar la jerarquía de clases mostrada en el diagrama de UML. Aplique polimorfismo sobre el código de cálculo de sueldos solicitado.

Interfaces Una interfaz es una clase especial que sólo posee métodos abstractos. Es un caso especial de clase abstracta, que tampoco puede ser instanciada. Para definir una interfaz, se utiliza el siguiente modelo: public interface <nombreinterfaz> { <método_abstracto1>(); <método_abstracto2>();...... }

Aplicación de interfaces a clases de Java Una interfaz se aplica a otra clase, mediante la palabra clave implements, como se muestra a continuación: public class A implements <nombreinterfaz> {...... } A una clase de Java se le pueden aplicar una o varias interfaces, separadas por coma. Con esto se puede aplicar una forma de herencia múltiple. public class A implements <interfaz1>, <interfaz2>,... {...... }

Polimorfismo Ejercicio: implementar la jerarquía de clases mostrada en el diagrama de UML. Aplique implementación de interfaces.

Parte IV Ejercicios adicionales

Ejercicios adicionales Ejercicio 1: implementar la jerarquía de clases mostrada en el diagrama de UML. Aplique los conceptos vistos en la clase.

Ejercicios adicionales Ejercicio 2: implementar la jerarquía de clases mostrada en el diagrama de UML. Aplique los conceptos vistos en la clase.

Ejercicios adicionales Ejercicio 3: implementar la jerarquía de clases mostrada en el diagrama de UML.

Ejercicios adicionales Ejercicio 7: implementar la jerarquía de clases mostrada en el diagrama de UML. Nótese que aquí se solicita crear una interfaz gráfica de ventanas basada en Java Swing.