Herencia
La herencia es específica de la programación orientada a objetos, donde una clase nueva se crea a partir de una clase existente. La herencia (a la que habitualmente se denomina subclases) proviene del hecho de que la subclase (la nueva clase creada) contiene las atributos y métodos de la clase primaria. La principal ventaja de la herencia es la capacidad para definir atributos y métodos nuevos para la subclase, que luego se aplican a los atributos y métodos heredados.
Esta particularidad permite crear una estructura jerárquica de clases cada vez más especializada. La gran ventaja es que uno ya no debe comenzar desde cero cuando desea especializar una clase existente. Como resultado, se pueden adquirir bibliotecas de clases que ofrecen una base que puede especializarse a voluntad (la compañía que vende estas clases tiende a proteger las datos miembro usando la encapsulación).
Jerarquía de clase
La relación primaria-secundaria entre clases puede representarse desde un punto de vista jerárquico, denominado vista de clases en árbol. La vista en árbol comienza con una clase general llamada superclase (a la que algunas veces se hace referencia como clase primaria, clase padre,clase principal, o clase madre; existen muchas metáforas genealógicas). Las clases derivadas (clase secundaria o subclase) se vuelven cada vez más especializadas a medida que van descendiendo el árbol. Por lo tanto, se suele hacer referencia a la relación que une a una clase secundaria con una clase primaria mediante la frase "es una" x o y.
Redefinición de métodos en clases derivadas.
Re-definición
de las clases derivadas: El lenguaje java permite re-definir miembros de la
clase base en las clases derivadas, pero el compilador emite una advertencia
cuando detecta una re-definición. Una advertencia (warning) es un mensaje del
compilador acerca de un posible problema. Sin embargo, en este caso sí se
genera código ejecutable (a diferencia del mensaje de error). Re-definición de
campos.
Constructores y destructores en clases derivadas.
Constructores en clases derivadas:
Al instanciar objetos de clases derivadas se inicia una cadena de invocaciones
a constructores en las cuales el constructor de la clase derivada, antes de
realizar sus propias tareas, invoca (ya sea implícita o explícitamente) al
constructor de su clase base. Similarmente, si la clase base fue derivada de
otra clase, el constructor de la clase base debe invocar al constructor de la
clase ubicada en el siguiente nivel superior de la jerarquía, y así
sucesivamente. El último constructor invocado en la cadena es el constructor de
la clase Object, cuyo cuerpo se ejecuta primero. El cuerpo del constructor de
la clase derivada se ejecuta al final. El constructor de cada clase base
inicializa las variables de instancia que el objeto de la clase derivada
hereda.
Destructores en clases derivadas:
Cuando remueve de la memoria un objeto de una clase derivada, el recolector de
basura invoca al destructor del objeto. Esto inicia una cadena de invocaciones
a destructores, en donde el destructor de la clase derivada y los destructores
de las clases bases directas e indirectas se ejecutan en orden inverso al que
se ejecutaron los constructores, esto es, primero se ejecuta el destructor de
la clase derivada y al final se ejecuta el destructor de la clase base ubicada
en el nivel superior de la jerarquía. La ejecución de los destructores debe liberar
todos los recursos que el objeto adquirió, antes de que el recolector de basura
reclame la memoria de ese objeto. Cuando el recolector de basura invoca al
destructor de un objeto de una clase derivada, ese destructor realiza su tarea
y después invoca al destructor de la clase base.
Referencia al objeto de la clase base.
La
funcionalidad de una clase existente se puede extender al crear una nueva clase
que se deriva de ella. La clase derivada hereda las propiedades de la clase base
y es posible agregar o reemplazar métodos y propiedades según sea necesario.
En C#, el operador: que equivale a extends e implements en Java, define la herencia e implementación de interfaces. La clase base siempre debe estar en el extremo izquierdo en la declaración de clase.
Como Java, C# no admite herencia múltiple, lo que significa que las clases no pueden heredar más de una clase. Sin embargo, se pueden utilizar interfaces para ese propósito, de la misma manera que en Java
En C#, el operador: que equivale a extends e implements en Java, define la herencia e implementación de interfaces. La clase base siempre debe estar en el extremo izquierdo en la declaración de clase.
Como Java, C# no admite herencia múltiple, lo que significa que las clases no pueden heredar más de una clase. Sin embargo, se pueden utilizar interfaces para ese propósito, de la misma manera que en Java
Reutilización de miembros heredados.
Para que el código existente se pueda reutilizar, debe definir alguna forma de comunicación o interfaz. Esto se puede dar por llamadas a una subrutina, a un objeto, o a una clase.
En concreto:
1. Se puede declarar un nuevo atributo con el mismo identificador que uno heredado, quedando este atributo oculto. Esta técnica no es recomendable.
2. Se puede declarar un nuevo método de instancia con la misma cabecera que el de la clase ascendiente, lo que supone su sobreescritura. Por lo tanto, la sobreescritura o redefinición consiste en que métodos adicionales declarados en la clase descendiente con el mismo nombre, tipo de dato devuelto y número y tipo de parámetros sustituyen a los heredados.
3. Se puede declarar un nuevo método de clase con la misma cabecera que el de la clase ascendiente, lo que hace que éste quede oculto. Por lo tanto, los métodos de clase o estáticos (declarados como static) no pueden ser redefinidos.
4. Un método declarado con el modificador final tampoco puede ser redefinido por una clase derivada.
5. Se puede declarar un constructor de la subclase que llame al de la superclase de forma implícita o de mediante la palabra reservada super.
6. En general puede accederse a los métodos de la clase ascendiente que han sido redefinidos empleando la palabra reservada super delante del identificador del método. Este mecanismo sólo permite acceder al metodo perteneciente a la clase en el nivel inmediatamente superior de la jerarquía de clases.
"La re-utilización de software reduce el tiempo de desarrollo de los programas"
Los
diseñadores que trabajan en proyectos de software a gran escala en la
industria, las personas experimentadas con esos proyectos dicen que la
re-utilización efectiva del software mejora el proceso de desarrollo del mismo. La
programación orientada a objetos facilita la re-utilización de software, con lo
que se obtiene una potencial reducción en el tiempo de desarrollo.
La
disponibilidad de bibliotecas de clases extensas y útiles produce los máximos beneficios
de la re-utilización de software a través de la herencia. Los diseñadores de
aplicaciones crean sus aplicaciones con estas bibliotecas, y los diseñadores de
bibliotecas obtienen su recompensa al incluir sus bibliotecas con las
aplicaciones. Las bibliotecas de clases estándar de Java que se incluyen con
Java SE 6 tienden a ser de propósito general.
Así
como los diseñadores de sistemas no orientados a objetos deben evitar la
proliferación de métodos, los diseñadores de sistemas orientados a objetos
deben evitar la proliferación de clases. Dicha proliferación crea problemas administrativos
y puede obstaculizar la re-utilización de software, ya que en una biblioteca de
clases enorme es difícil para un cliente localizar las clases más apropiadas.
La alternativa es crear menos clases que proporcionen una funcionalidad más
substancial, pero dichas clases podrían volverse complejas.
Clasificación: herencia simple, herencia múltiple.
La
herencia se puede clasificar de dos formas:
1. Herencia simple:
La herencia simple consiste en cuando una clase, hereda a una clase hijo, y a solo una le hereda sus atributos, es igual al concepto general de herencia, con la limitante de solo poder heredar de una clase padre a una clase hijo, y solo a una clase hijo
Un ejemplo de herencia simple en Java es la siguiente:
Public class animal{
Public String ojos;
Public String color;
Public int patas;
Public void patas(){
. . .
}
}
Public class perro extends animal{ /*la clase perro hereda atributos y métodos de la clase animal*/
System.out.println(“Dame el color del animal”+ color);//Hereda la variable color de la clase animal
}
2. Herencia múltiple:
Consiste en la utilización de las propiedades de una clase a varias clases mas, lo que significa que en esta propiedad una sola clase padre puede heredarle atributos, u objetos de esta a varias clases hijo sin ninguna limitación entre ellas.
Consiste en la utilización de las propiedades de una clase a varias clases mas, lo que significa que en esta propiedad una sola clase padre puede heredarle atributos, u objetos de esta a varias clases hijo sin ninguna limitación entre ellas.
Nota: Java
no soporta la herencia múltiple.
Definición: clase base, clase derivada.
Definición de herencia: Es
una forma de reutilización de software en la que se crea una nueva clase
absorbiendo los miembros de una clase existente, y se mejoran con nuevas
capacidades, o con modificaciones en las capacidades ya existentes. Con la
herencia, los programadores ahorran tiempo durante el desarrollo, al reutilizar
software probado y depurado de alta calidad. Esto también aumenta la
probabilidad de que un sistema se implemente con efectividad.
Clase base: Una clase base es
aquella que no dependen ninguno de sus atributos u objetos de la clase de alguna
otra clase, se podría decir que en términos de herencia, sería la clase padre,
la clase que se mantiene fija, en el aspecto de herencia. Es también por así
llamarlo la clase principal de un programa, sería la clase primaria sin incluir
la clase main en donde se corre todo el programa en sí.
Clase derivada: son
clases que dependen de las clases bases, ya que algunos de sus métodos son
también heredados, y muchas veces, el compilador arrojara malos resultados, ya
que al ser dependientes estas clases, a veces podrán generar errores lógicos.
He aquí un ejemplo de lo que serian las clases bases y clases derivadas, y de cómo se demuestra la dependencia de la derivada con la clase base:
public abstract class Figura {
protected int x;
protected int y;
public Figura(int x, int y) {
this.x=x;
this.y=y;
}
public abstract double area();
}
class Rectangulo extends Figura{
protected double ancho, alto;
public Rectangulo(int x, int y, double ancho, double alto){
super(x,y);
this.ancho=ancho;
this.alto=alto;
}
public double area(){
return ancho*alto;
}
}
En este ejemplo, se nota como la clase figura le da atributos a la clase rectangulo
¿Qué es la herencia?
¿QUÉ ES LA HERENCIA EN PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS?
Muchas veces distintos objetos comparten campos y métodos que hacen aproximadamente lo mismo (por ejemplo almacenar y devolver un nombre del ámbito humano con el que se designa al objeto, como el título de un álbum de música, el título de un libro, el título de una película, etc.).
Por ejemplo en un proyecto que utilice objetos Taxi y objetos Autobus podríamos encontrarnos algo así:
Para una aplicación de gestión de una empresa de transporte que tenga entre sus vehículos taxis y autobuses podríamos tener otra clase denominada FlotaCirculante donde tendríamos posibilidad de almacenar ambos tipos de objeto (por ejemplo taxis en un ArrayList y autobuses en otro ArrayList) como reflejo de los vehículos que se encuentran en circulación en una fecha dada. Esas listas conllevarían una gestión para añadir o eliminar vehículos de la flota circulante, modificar datos, etc. resultando que cada una de las listas necesitaría un tratamiento o mantenimiento.
Si nos fijamos en el planteamiento del problema, encontramos lo siguiente:
a) La definición de clases nos permite identificar campos y métodos que son comunes a Taxis y Autobuses. Si implementamos ambas clases tal y como lo venimos haciendo, incurriremos en duplicidad de código. Por ejemplo si el campo matricula es en ambas clases un tipo String, el código para gestionar este campo será idéntico en ambas clases.
b) La definición de clases nos permite identificar campos y métodos que difieren entre una clase y otra. Por ejemplo en la clase Taxi se gestiona información sobre un campo denominado numeroDeLicencia que no existe en la clase Autobus.
c) Conceptualmente podemos imaginar una abstracción que engloba a Taxis y Autobuses: ambos podríamos englobarlos bajo la denominación de “Vehículos”. Un Taxi sería un tipo de Vehiculo y un Autobus otro tipo de Vehiculo.
d) Si la empresa añade otros vehículos como minibuses, tranvías, etc. manteniendo la definición de clases tal y como la veníamos viendo, seguiríamos engrosando la duplicidad de código. Por ejemplo, un minibús también tendría matrícula, potencia… y los métodos asociados.
La duplicidad de código nos implicará problemas de mantenimiento. Por ejemplo inicialmente tenemos una potencia en caballos y posteriormente queremos definirla en kilowatios. O tenemos simplemente que modificar el código de un método que aparece en distintas clases. El tener el código duplicado nos obliga a tener que hacer dos o más modificaciones en sitios distintos. Pueden ser dos modificaciones, tres, cuatro o n modificaciones dependiendo del número de clases que se vieran afectadas, y esto a la larga genera errores al no ser el mantenimiento razonable.
En la clase FlotaCirculante también tendremos seguramente duplicidades: por un lado un ArrayList de taxis y por otro un ArrayList de autobuses, por un lado una operación de adición de taxis y otra operación de adición de autobuses, por un lado una operación para mostrar los elementos de la lista de taxis y otra para los elementos de la lista de autobuses…
¿No sería más razonable, si una propiedad o método va a ser siempre común para varios tipos de objetos, que estuviera localizada en un sitio único del que ambos tipos de objeto “bebieran”? En los lenguajes con orientación a objetos la solución a esta problemática se llama herencia. La herencia es precisamente uno de los puntos clave de este tipo de lenguajes.
La herencia nos permite definir una clase como extensión de otra: de esta manera decimos “la clase 1.1 tiene todas las características de la clase 1 y además sus características particulares”. Todo lo que es común a ambas clases queda comprendido en la clase “superior”, mientras lo que es específico, queda restringido a las clases “inferiores”. En nuestro ejemplo definiríamos una clase denominada Vehiculo, de forma que la clase Taxi tuviera todas las propiedades de la clase Vehiculo, más algunas propiedades y métodos específicos. Lo mismo ocurriría con la clase Autobus y otras que pudieran “heredar” de Vehiculo. Podríamos seguir creando clases con herencia en un número indefinido: tantas como queramos. Si piensas en el API de Java, hay cientos de clases que heredan de clases jerárquicamente superiores como la clase Object. En un proyecto propio, podremos tener varias clases que hereden de una clase común.
Esquema básico de herencia
Otro ejemplo: para la gestión de un centro educativo, podemos definir la clase Persona que comprende los campos y métodos comunes a todas las personas. Luego podremos definir la clase Estudiante, que es extensión de Persona, y comprende los campos y métodos de la clase superior, más algunos específicos. También podrían heredar de Persona la clase Profesor, la clase Director, la clase JefeDeEstudios, la clase PersonalAdministrativo, etc.
La primera aproximación a la herencia en Java la plantearemos para plasmar todo lo que hemos discutido en párrafos anteriores: en vez de definir cada clase por separado con operaciones o campos duplicados en cierta medida, definiremos una clase “padre” que contendrá todas las cosas que tengan en común otras clases. Luego definiremos las otras clases “hijo” como extensión de la clase padre, especificando para ellas únicamente aquello que tienen específico y distinto de la clase padre. Una característica esencial de la herencia es que permite evitar la duplicidad de código: aquello que es común a varias clases se escribe solo una vez (en la clase padre). La duplicidad de información, ya sea código o datos, es algo que por todos los medios hay que tratar de evitar en los sistemas informáticos por ser fuente de errores y de problemas de mantenimiento.
Si nos remitimos al esquema básico de herencia donde hemos representado las clases Vehiculo, Taxi y Autobus, la clase Vehiculo diremos que actúa como clase padre de las clases Taxi y Autobus. Vehiculo recogería todo aquello que tienen o hacen en común taxis y autobuses. Aunque aquello que tienen en común se agrupa, tanto Taxi como Autobus tienen sus campos o métodos específicos.
Que una clase derive de otra en Java se indica mediante la palabra clave “extends”. Por eso muchas veces se usa la expresión “esta clase es extensión de aquella otra”. En los diagramas de clase la herencia se representa con una flecha de punta vacía. El aspecto en BlueJ sería algo así:
Este diagrama refleja que la clase FlotaCirculante usa a la clase Vehiculo, mientras que las clases Taxi y Autobus heredan de la clase Vehiculo (son extensión de la clase Vehiculo). Podemos decir que la clase hijo extiende (hace más extensa) a la clase padre. Una clase de la que derivan otras se denomina clase padre, clase base o superclase. Las clases que heredan se denominan clases derivadas, clases hijos o subclases. A partir de ahora los términos superclase y subclase son los que usaremos con más frecuencia. Una subclase podrá tener un acceso “más o menos directo” a los campos y métodos de la superclase en función de lo que defina el programador, como veremos más adelante. Para referirnos a la herencia también se usa la terminología “es un”. En concreto decimos que un objeto de la subclase es un objeto de la superclase, o más bien en casos concretos, que un Taxi es un Vehiculo, o que un Estudiante es una Persona. Sin embargo, al revés esto no es cierto, es decir, un Vehiculo no es un Taxi, ni una Persona es un Estudiante.
Dos subclases que heredan de una clase no deben tener información duplicada. Esto se consideraría un mal diseño. La información común debe estar en una superclase.
