Programación 3: clases derivadas y polimorfismo

Paúl Arévalo
Programación 3
Capítulo 4: Clases derivadas y Polimorfismo

Introducción
Este capítulo introduce el concepto de
herencia y clases derivadas.
La herencia hace posible crear jerarquías
de clases relacionadas y reduce la
cantidad de código redundante en
componentes de clases.
La herencia es una herramienta poderosa que proporciona un marco
adecuado para producir software fiable, comprensible, de bajo coste,
adaptable y reutilizable.

Contenido del Capítulo
1. Clases Derivadas.
2. Herencia Pública.
3. Constructores en herencia.
4. Métodos y atributos no derivables.
5. Conversiones entre objetos de clase derivada y clase base.
6. Métodos abstractos.
7. Poliformismo.
8. Interfaces.

Clases Derivadas
La clase derivada se crea a partir de otra ya existente, denominada
clase base.
Figura
La clase base y la clase derivada tienen código y datos comunes.
TriánguloCuadrado Círculo

Declaración de una clase derivada
Java soporta el mecanismo de extensión (extends).
class Clase_Derivada extends Clase_Base
Una vez creada la clase derivada, el siguiente paso es añadir los
nuevos miembros que se requieren para cumplir las necesidades
específicas de la nueva clase.
Nombre de la clase
derivada
Palabra reservada que
indica derivación
Nombre de la clase base
{
// Miembros específicos de la clase derivada
private int nuevoMiembro;
public void nuevoMétodo() { … }
}

Problemas de diseño de clases derivadas
No siempre resulta fácil establecer la relación de herencia más
óptima entre clases.
Existen diferentes tipos de clasificaciones según el criterio de
selección (discriminador).
Empleado
ComisiónAsalariado PorHorasDedicaciónPlena DedicaciónParcialFijo Eventual

Sobrecarga de métodos en clases derivadas
Definición de métodos del mismo nombre pero con distinto número o
tipos de argumentos.
class Figura {
public void mover(int x) { … }
public void mover(double x, double y) { … }
}
class Circulo extends Figura {
public void mover(int n, double x, double y) { … }
}

Herencia Pública
En una clase existen secciones públicas, privadas, protegidas y con
la visibilidad por defecto, que se denomina amigable.
La herencia en Java siempre es pública.

Herencia Pública
public class Clase_Derivada extends Clase_Base { … }
Visible desde otro paquete
(opcional)

Constructores en herencia
Reglas
1. El constructor de la clase base se invoca antes del constructor de la
clase derivada.
2. Si una clase base es, a su vez, una clase derivada, se invocan
siguiendo la misma secuencia: constructor base, constructor derivada.
3. Los métodos que implementan a los constructores no se heredan.
4. Si no se especifica el constructor de la clase base, se invoca el
constructor sin argumentos.

Sintaxis de constructores en herencia
modificador ClaseDerivada(ListaParámetros) {
super(ListaParámetrosBase);
// Cuerpo constructor de la clase derivada
}
Visibilidad del constructor
de la clase derivada
Nombre de la clase derivada
Lista de parámetros del
constructor de la clase derivada
Lista de parámetros del
constructor de la clase base

Referencia a la clase base: super
Los métodos heredados de la clase base pueden ser llamados desde
cualquier método de la clase derivada
Puede ocurrir que haya métodos de la clase base que no interese que sean
heredados en la clase derivada, debido a que se quiera que tenga una
funcionalidad adicional.

Métodos y clases no derivables: Atributo final
La palabra reservada final se emplea para proteger la redefinición de
los métodos de la clase base.
class Ventana {
public void rellenar() { … }
public final void numeroPixels() {
…}
}
Una clase que no se quiere que sea clase base de otras clases se
declara con el atributo final.
final class Integer { … }

Conversiones entre objetos de clase derivada
y clase base
Al declarar una clase como extensión o derivada de otra clase, los
objetos de la clase derivada son a su vez objetos de la clase base.
Barco
DeVapor Velero
Parte correspondiente
a Barco
Parte propia de Velero
Barco barco;
Velero velero = new Velero();
DeVapor deVapor = new DeVapor();
barco = velero; // conversión automática
barco = deVapor; // conversión automática
Barco barco = new Barco();
Velero velero = new Velero();
velero = barco; // es errónea esta
conversión.

Métodos abstractos
Si la palabra reservada abstract precede a la declaración de un método,
este método se denomina abstracto, y le indica al compilador que será
definido en una clase derivada.
class Figura
{
public abstract double
calcularArea();
public abstract void dibujar();
}
abstract class Figura
{
public abstract double
calcularArea();
public abstract void dibujar();
}
public class Circulo extends Figura {
private double radio, px, py;
public Circulo(double px, double py, double radio) {
this.px = px;
this.py = py;
this.radio = radio;
}
public double calcularArea() {
return Math.PI * radio * radio;
}
public void dibujar() { … }
}
Una clase que no redefina un método abstracto heredado se convierte
en clase abstracta.

Clases abstractas
Las clases abstractas representan conceptos generales, engloban las
características comunes de un conjunto de objetos.
Una clase que tiene un método abstracto debe declararse abstracta.
No se pueden definir objetos, instanciar, de una clase abstracta.
Las clases abstractas están en lo más alto de la jerarquía de clases, son
superclases base, y por consiguiente siempre se establece una
conversión automática de clase derivada a clase base abstracta.
Figura[] arrayFiguras = new Figura[2];
for (int i = 0; i < 2; i++) {
if (i % 2 == 0) { arrayFiguras[i] = new
Rectangulo();}
else { arrayFiguras[i] = new Circulo(); }
}

Polimorfismo
En POO, el polimorfismo permite que diferentes objetos respondan de
modo diferente al mismo mensaje.
El polimorfismo se establece con la ligadura dinámica de métodos.
abstract class A {
public abstract void dinamico();
}
class B extends A {
public void dinamico() { System.out.println("Dinámico B"); }
}
class C extends A {
public void dinamico() { System.out.println("Dinámico C"); }
}
A a = new B();
a.dinamico();
a = new C();
a.dinamico();
Dinámico B
Dinámico C

Uso del Polimorfismo
La forma de usar el polimorfismo es a través de referencias a la clase base.
El polimorfismo se puede representar con un array de elementos que se
refieren a objetos de diferentes tipos, como sugiere Meyer.
Para poder utilizar polimorfismo en Java se deben seguir las siguientes reglas:
● Crear una jerarquía de clases con las operaciones importantes definidas por los
métodos miembro declarados como abstractos en la clase base.
● Las implementaciones específicas de los métodos abstractos se deben hacer en las
clases derivadas. Cada clase derivada puede tener su propia versión del método. Por
ejemplo, la implementación del método añadir() varía de un tipo de archivo a otro.
● Las instancias de estas clases se manejan a través de una referencia a la clase base.
Este mecanismo es la ligadura dinámica, que es la esencia del polimorfismo en Java.
Realmente, no es necesario declarar los métodos en la clase base como abstractos, si después
se redefinen en la clase derivada.

Ventajas del Polimorfismo
● Especialización de clases derivadas. El uso más común del polimorfismo es derivar clases
especializadas de clases que han sido definidas. Así, por ejemplo, una clase Cuadrado es
una especialización de la clase Rectangulo (cualquier cuadrado es un tipo de
rectángulo). Esta clase de polimorfismo aumenta la eficiencia de la subclase, mientras
conserva un alto grado de flexibilidad y permite un medio uniforme de manejar
rectángulos y cuadrados.
● Estructuras de datos heterogéneos. A veces es muy útil poder manipular conjuntos
similares de objetos. Con polimorfismo se pueden crear y manejar fácilmente estructuras
de datos heterogéneos, que son fáciles de diseñar y dibujar, sin perder la comprobación
de tipos de los elementos utilizados.
● Gestión de una jerarquía de clases. Las jerarquías de clases son colecciones de clases
altamente estructuradas, con relaciones de herencia que se pueden extender fácilmente.

Interfaces
Java incorpora una construcción del lenguaje, llamada interface , que
permite declarar un conjunto de constantes y de cabeceras de métodos
abstractos.
En una interface, todos los métodos declarados son, por defecto,
públicos y abstractos; por ello no es necesario especificar public ni
abstract .
acceso interface NombreInterface
{
constante 1;
...
constante n;
tipo1
nombreMetodo1(argumentos);
...
tipon
nombreMetodoN(argumentos);
}

Implementación de una interfaz
class NombreClase implements NombreInterfaz
{
// definición de atributos
// implementación de métodos de la clase
// implementación de métodos de la interfaz
}
La interfaz especifica el comportamiento común que tiene un
conjunto de clases.
Todos los métodos deben ser implementados.
Múltiples interfaces
Java no permite que una clase derive de dos o más clases, no permite la
herencia múltiple. Sin embargo, una clase sí puede implementar más de
una interfaz, sí puede tener el comportamiento común de varias interfaces.

Jerarquía de una interfaz
Las interfaces se pueden organizar en forma jerárquica, de tal forma
que los métodos sean heredados.
interface SuperBase1 {...}
interface Base1 extends SuperBase1 {...}
interface Base2 extends SuperBase1 {...}
interface ComunDerivado extends Base1, Base2 {...}

Herencia de clases e implementación de
interfaz
Las interfaces no son clases, especifican un comportamiento
(métodos) que va a tener la clase que lo implementa.
public interface Parque {...}
public class EspacioProtegido {...}
public class ZonaAves extends EspacioProtegido {...}
public class ParqueNatural extends EspacioProtegido implements
Parque{...}

Variables interfaz
Las interfaces, al no ser clases, tampoco pueden instanciar objetos.
Cualquier variable de una clase que implementa a una interfaz se puede
asignar a una variable del tipo de la interfaz .
interface Bolsa {
Bolsa insertar (Object elemento);
}
public class Bolsa1 implements Bolsa {
public Bolsa insertar(Object elemento) { ...
}
}
public class Bolsa2 implements Bolsa {
public Bolsa insertar(Object elemento) { ...
}
}
Bolsa bolsa;
bolsa = new Bolsa1();
bolsa.insertar("Manzana");
...
bolsa = new Bolsa2();
bolsa.insertar(new Integer(5));

Resumen y Conclusiones
La relación entre clases es-un tipo de indica relación de herencia.
Una clase nueva que se crea a partir de una clase ya existente, utilizando la propiedad de la
herencia, se denomina clase derivada o subclase. La clase de la cual se hereda se denomina
clase base o superclase.
La herencia puede ser simple o múltiple.
La herencia múltiple se produce cuando una clase deriva de dos o más clases base.
Para llamar al constructor de la clase base desde el constructor de la clase derivada se
emplea la palabra reservada super() .
El polimorfismo es una de las propiedades fundamentales de la orientación a objetos. Esta
propiedad significa que el envío de un mensaje puede dar lugar a acciones diferentes
dependiendo del objeto que lo reciba.
Un método abstracto (abstract) declarado en una clase convierte esta en una clase
abstracta. Con los métodos abstractos se obliga a su redefinición en la clase derivada, en
caso contrario, la clase derivada también es abstracta. No se puede instanciar objetos de
clases abstractas.
Las interfaces de Java declaran constantes y operaciones comunes a un conjunto de clases. Las
operaciones son métodos abstractos que deben definir las clases que implementan el
interface.
Para implementar el polimorfismo, un lenguaje debe soportar el enlace entre la llamada a un
método y el código del método en tiempo de ejecución; es la ligadura dinámica o vinculación
tardía. Esta propiedad se establece en el contexto de la herencia y de la redefinición de los
métodos polimórficos en cada clase derivada.
Java pemite declarar métodos con la propiedad de no ser redefinibles, por medio del modificador
final . También, con el modificador final se puede hacer que una clase no forme parte de una
jerarquía.

¿Preguntas?
¿Qué diferencias existen entre sobrecarga de métodos y
redefinición de métodos?
¿Describir las diversas utilizaciones de la referencia super?
¿Qué diferencias se pueden encontrar entre this y super ?

Programación 3: clases derivadas y polimorfismo

Referencias
Joyanes Aguilar, L., Zahonero Martínez, I., 2008. Estructuras de
datos en Java. McGraw-Hill, Madrid, España.
Meyer, B.: Object-Oriented Software Construction. Prentice-
Hall, New York, 1998
Miguel Behr, Desarrollo de Software Adaptable,
http://www.concierto.com/articulos/archivos/2007/02/desarr
ollo-de-software-adaptable/
Budd, T. An introduction to object-oriented programming,
Pearson, 2002.

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