Programacin Orientada a Objetos Unidad 3 Herencia y

Programación Orientada a Objetos Unidad 3 Herencia y Polimorfismo Universidad de Chile Departamento de Ciencias de la Computación Profesor: Juan Claudio Navarro jnavarro@dcc. uchile. cl, juancla. navarro@gmail. com

Temario n n n Herencia Reescritura de métodos Polimorfismo Clases abstractas Interfaces 2

Herencia n n 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 3

Herencia n n Concepto de OOP que permite que una clase herede los campos y métodos de otra Relación "Is a" entre clases n n El descendiente "is a" tipo especial del ancestro Generalización/Especialización n n Elementos comunes son generalizados en un ancestro Particularidades son especializadas en un descendiente 4

Herencia en Java n n Todas las clases son descendientes de la clase Object La cláusula extends 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) ancestro superclase base "hereda de" "extiende" "is a" descendientes subclases derivadas 5

Ejemplo class Figura { int x, y; public void print() {. . . } public void set. X(int x) { this. x = x; } public void set. Y(int y) { this. y = y; } } n. La clase Circulo es derivada de la clase base Figura class Rectangulo extends Figura { int largo, ancho; public void set. Largo(int largo) { this. largo = largo; } public void set. Ancho(int ancho) { this. ancho = ancho; } } class App { void f() { Rectangulo r = new Rectangulo(); r. set. X(10); r. set. Y(20); n. La clase Circulo hereda métodos set. X y set. Y de clase base Figura r. set. Ancho(100); r. set. Largo(300); } } 6

Encapsulamiento n n n Una clase derivada tiene acceso a los miembros public y protected de una clase base, aunque pertenezcan a paquetes diferentes Una clase derivada tiene acceso a los miembros package de una clase base si ambas clases pertenecen al mismo paquete Una clase derivada no tiene acceso a los miembros private de una clase base 7

Polimorfismo n n 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 8

Polimorfismo Circulo circulo; circulo = new Circulo(); Figura figura; circulo figura = 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. get. Radio(); // no compila 9

Polimorfismo n Java permite asignar un objeto a una variable declarada con un tipo de datos ancestro void metodo 1(Figura f) { f. print(); . . . } void metodo 2() { metodo 1(new Circulo()); } 10

Reescritura de Métodos n 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 11

Reescritura de Métodos public class DTE {. . . public void validar() {. . . } } public class Factura extends DTE { public void validar() { n. Reescritura del método validar() en clase derivada (la firma y el tipo super. validar(); de retorno coinciden con los de la. . . clase base) } } n. Invocación a funcionalidad provista en la clase base, para extender en lugar de reemplazar 12

Dynamic Binding n n 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 binding, binding o late binding void procesar. DTE(DTE dte) { dte. validar(); . . . n. Dynamic binding: invoca a } Factura. validar() si dte es una referencia a una Factura 13

Compatibilidad de Tipos n Java es fuertemente tipeado, exige compatibilidad de tipos en tiempo de compilación: n n 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 Class. Cast. Exception) Class. Cast. Exception Factura factura = (Factura) dte; n No permite realizar una conversión de un objeto a un tipo que no es ancestro ni descendiente 14

Identificación de Tipo n n El método get. Class de la clase Object retorna un objeto de tipo Class correspondiente a la clase real a la que pertenece el objeto El operador instanceof 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 } Ojo, no abusar de este mecanismo! (hacerlo significa que se está programando de manera tradicional, sin obtener los beneficios de la OOP) n 15

Constructor en Subclases n El constructor de una subclase debe invocar algún constructor de la clase base: n n Explícitamente: usando base() 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); . . . } 16

Ejemplo n n 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 17

Ejemplo: Diseño Tradicional // En un lenguaje tradicional: C void print() { window* w = get. Current. Window(); Documento* d = get. Documento(w); switch (d->tipo) { case CARTA: print. Carta(d); break; case MEMO: print. Memo(d); break; . . . } } 18

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 Mi. Aplicacion { public void print() { Window w = GUI. get. Current. Window(); Documento d = obtener. Documento(w); d. print(); n. Dynamic binding: se invoca al método print } implementado en la clase del objeto referenciado por la } variable d, el cual se determina en ejecución 19

Consideraciones de Diseño n n 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()? 20

Clases Abstractas n n n 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(); } n. Clase Documento es abstracta: si se intenta instanciarla, se produce un error de compilación public class Carta extends Documento { public void print() { n. Si la clase Carta no provee. . . una implementación del } método print(), se produce un } error de compilación n Una subclase de una clase abstracta debe: n n implementar todos los métodos abstractos heredados, o bien ser a su vez declarada abstracta 21

Java No Soporta Herencia Múltiple n n n 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 implemente múltiples interfaces 22

Interfaces n n 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 23

Interfaces n n 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 24

Interfaces n n n n Una interfaz (interface) interface 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 25

Definiendo una Interfaz interface Printable { int PORTRAIT = 0; int LANDSCAPE = 1; void print(int orientacion); } n n Campos son automáticamente public final static Métodos son automáticamente public abstract 26

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) {. . . } } 27

Usando una Interfaz n Capa genérica class Cola. Impresion { static void crea. Job(Printable p) { … p. print(Printable. PORTRAIT); } } n Capa cliente Cola. Impresion. crea. Job(new Empleado(…)); Cola. Impresion. crea. Job(new Rectangulo(…)); Libro libro = new Libro(); … Cola. Impresion. crea. Job(libro); 28

Delegados en. NET n n A delegate is a type that defines a method signature. When you instantiate a delegate, you can associate its instance with any method with a compatible signature. You can invoke (or call) the method through the delegate instance. Delegates are used to pass methods as arguments to other methods. Los delegados son una versión segura de los punteros a funciones de C El siguiente ejemplo declara un tipo delegado llamado notificar. Delegate, al que es posible asignar métodos que reciban un parámetro string y que retornen void n n n delegate void notificar. Delegate(string mensaje); Si se asigna un método de instancia a un delegado, éste encapsula la referencia a la instancia junto con el método Un delegado contiene una lista de métodos a invocar, que se maneja con los operadores +, +=, - y -= 29

Delegados en. NET n. Invoca al método Delegados. notificacion (recibido como parámetro) 30

Agregación de Delegados n. Construye la lista de callbacks n. Invoca los métodos Delegados. notificacion y Delegados. notificacion. Instancia (este último sobre el objeto delegados) n. Se agrega un método static y uno de instancia al delegado 31

Resumen n 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 32

Resumen n n Una clase abstracta (abstract) abstract puede contener métodos abstractos Una interfaz (interface) interface 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 33