Fundamentos de Programación Índice Historia

Fundamentos de
Programación
Tema 7:
Relaciones entre clases
Dpto. de Ingeniería de Sistemas Telemáticos
http://www.lab.dit.upm.es/~fprg/
nov-07
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Índice
Introducción
Encapsulado
Composición
Interface
Extensión
Herencia
Polimorfismo
Herencia e interfaces
Criterios
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2
Historia
Tradicionalmente el código se reutilizaba por el
sistema de cortar aquí y pegar allá
manual
difícil mantenimiento posterior
nunca se cierra nada
Los objetos abren nuevas posibilidades
encapsulación de datos y métodos de uso
composición
extensión: herencia y polimorfismo
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1
Interfaces
Se intenta distinguir entre
lo que hay que hacer: interface
cómo se hace: class
La interfaz sirve de especificación e incluso de
contrato entre las partes
La clase es el producto que satisface aquella
especificación
Java proporciona soporte sintáctico y semántico
para estos conceptos
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Índice
Introducción
Encapsulado
Composición
Interface
Extensión
Herencia
Polimorfismo
Herencia e interfaces
Criterios
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Encapsulación
Una clase contiene
los datos que recogen lo que es y/o cómo está
los métodos que permiten acceder a ese estado, bien
sea para crearlo (constructores), leerlo o actualizarlo
Si las variables que mantienen el estado son
privadas, sólo los métodos pueden modificarlas
y por tanto el autor de los métodos puede y
debe responsabilizarse de su corrección
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2
ADT: tipos abstractos de datos
Si las variables que representan el estado de un
objeto son privadas,
se puede modificar la forma de representarlo sin que
los usuarios de la clase se enteren
los métodos proporcionan toda la interfaz
se dice que la clase es un tipo abstracto de datos
(ADT) porque no se sabe la forma concreta de
representar los datos
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7
Índice
Introducción
Encapsulado
Composición
Interface
Extensión
Herencia
Polimorfismo
Herencia e interfaces
Criterios
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Composición
Un objeto incorpora otro(s) objeto(s) como
parte integral
class B { A varA; ... }
se dice que los objetos B tienen un objeto A
Típicamente
los objetos internos son PRIVATE
los objetos internos se inicializan vía constructor
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3
Relación de composición
Punto
Cuadrado
4
1
Cubo
6
1
Asociaciones:
• 0..1 cero a uno
•1
uno
• 0 .. * cero a muchos
• 1 .. * uno a muchos
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¿Cuándo usar composición?
Cuando se necesita la funcionalidad de otra
clase dentro de este; pero no su interfaz
por eso son PRIVATE
Cuando hay más de 1 objeto que incorporar
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Índice
Introducción
Encapsulado
Composición
Interface
Extensión
Herencia
Polimorfismo
Herencia e interfaces
Criterios
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4
Interface
Indica de qué métodos disponemos sin entrar
en detalles
Aporta constantes
Java
determina la sintaxis, que puede chequear el
compilador
insinúa la semántica, que se aporta por medio de
comentarios
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Ejemplos
interface Coordenada {
double x ();
double y ();
double distancia (Coordenada q);
}
interface Poligono {
int numero_vertices ();
Coordenada vertice (int i);
double perimetro ();
double superficie ();
void escala (double proporcion);
}
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¿Constructores?
No, gracias
porque no sabemos cómo se hace
sólo sabemos que cuando exista, tendrá ciertos
métodos
¿pudiera tener más?
• si; pero ¿cómo se sabe que hay lo que no se ha pedido?
Pero ...
pueden haber métodos que enriquecen
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5
Implementación
Es aquella clase “normal” que hace todo lo que
prometía la interface
Habitualmente, incluye constructores
class Cartesiana implements Coordenada {
private double x, y;
Cartesiana (double _x, double _y) {
x= _x; y= _y;
}
double x () { return x; }
double distancia (Coordenada q) {
double dx= q.x()-x; double dy= q.y()-y;
return Math.sqrt(dx*dx + dy*dy);
}
}
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Variables
Pueden ser de una clase interface
pero hay que crearlas con constructores reales
Coordenada A= new Cartesiana (0.0, 0.0);
Coordenada B= new Cartesiana (1.0, 1,0);
Coordenada C= A;
double d= A.distancia(B);
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Una clase multifunción
Una misma clase puede implementar varias
interfaces
interface Mamifero { void amamanta (); }
interface Oviparo { void ponHuevos (); }
class Ornitorrinco implements Mamifero, Oviparo
{ ... }
Ornitorrinco juliana= new Ornitorrinco();
juliana.ponHuevos();
juliana.amamanta();
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6
¿Cuándo usar interfaces?
Nunca es malo
aunque a veces retarda la ejecución
Cuándo sabe qué queremos; pero
no sabemos (aún) cómo hacerlo
lo hará otro
lo haremos de varias maneras
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Índice
Introducción
Encapsulado
Composición
Interface
Extensión
Herencia
Polimorfismo
Herencia e interfaces
Criterios
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Extensión
class B extends A { ... }
Se usa cuando A es interesante;
pero necesitamos más funcionalidad
Se dice que la clase B es una clase A
... enriquecida
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7
Relación de extensión
Animal
Perro
Gato
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Herencia
B hereda de A
los componentes (atributos y métodos)
y en particular, la interfaz (métodos públicos)
B puede redefinir métodos de A
se dice que los métodos de A quedan ocultos
se puede acceder a los métodos ocultos
super.metodoOculto ()
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Upcasting
class B extends A { ... }
Las variables de clase B
sólo pueden referirse a objetos de clase B
Las variables de clase A
pueden referenciar objetos de clase A (normal)
pueden referenciar objetos de clase B (upcasting)
El upcasting es 100% seguro y
siempre se puede aplicar
varA= varB;
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8
Downcasting
class B extends A { ... }
Downcasting
varB= (B) varA;
sólo vale si estamos invirtiendo un upcasting
se lanzará una excepción (error) si el objeto
referenciado no es realmente de clase B
se puede chequear previamente
if (varA instanceof B) varB= (B) varA;
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Transitividad
La relación de herencia es transitiva
Se puede hacer upcasting
una variable puede referenciar objetos de su propia
clase, o de cualquier clase extendida a partir de ella
Se puede hacer downcasting
una variable se puede cargar con objetos
referenciados por variables de clases antecesoras en
la jerarquía de herencia
pero la maniobra dará un error si no era un upcasting
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Object
Todas las clases de Java son extensiones de la
clase Object (predefinida)
Object x= new cualquierCosa (...);
Por ejemplo, Object proporciona un método
general
public String toString ();
que las clases pueden particularizar
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9
¿Cuándo usar extensión?
Pese al tiempo que se le dedica en clase
y a lo que ello hablan los libros,
las extensiones se usan poco
La única razón para extender una clase es poder
aplicar upcasting
Si hay dudas entre componer o extender,
¡componga!
Razón: los programas son más fáciles de entender
Si hay duda entre usar un atributo o extender,
¡use el atributo!
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Modificación de métodos
Un método se puede redefinir si
Se mantiene la signatura (obvio)
Se hace igual o más público
privado -> (paquete) -> protegido -> público
Lanza igual o menos excepciones
Puede no lanzar nada
Puede lanzar alguna clase derivada
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final
Se puede calificar como final
Una variable cuyo valor no queremos que se pueda
modificar
Un argumento que no dejamos modificar
Un método que no queramos que se pueda
reemplazar (durante una extensión)
Una clase que queramos que no se pueda extender
Es interesante tener componentes finales
Porque se entienden fácilmente, sin sorpresas
El código se ejecuta más rápido
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Constructores
class B extends A { ... }
Para inicializar un objeto hay que inicializar
antes la parte heredada
Los constructores de B empiezan llamando a los
constructores de A
Bien explícitamente
El programador escribe el código de la llamada
Bien implícitamente
Si el programado no lo escribe: el compilador lo inyecta
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¿Dónde se inicializa?
Lo lógico es inicializar los objetos en los
constructores
... pero a veces el orden de llamada de
constructores no es evidente
y es más seguro y más legible usar un método
“normal” que se llamará después de construir el
objeto con todos los atributos a 0, null, etc.
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Índice
Introducción
Encapsulado
Composición
Interface
Extensión
Herencia
Polimorfismo
Herencia e interfaces
Criterios
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Polimorfismo
Si class B extends A
Y B modifica un método M,
y hacemos upcasting
A varA= new B ();
Si escribimos
javac cree que
nos referimos a
varA.metodo( A.metodo()
)
Pero java
ejecuta
B.metodo()
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Clases abstractas
Para aplazar detalles de implementación a
clases derivadas
basta decir la signatura del método sin detallar
el cuerpo
Se dice que el método es abstracto
Una clase es abstracta si tiene uno o más
métodos sin detallar
No se pueden crear objetos de clases abstractas
Hay que desarrollar el cuerpo antes de new
En clases derivadas
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Evolución de las piezas
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clase
abstracta
extends
clase
extends
extends
extends
new
objeto
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Índice
Introducción
Encapsulado
Composición
Interface
Extensión
Herencia
Polimorfismo
Herencia e interfaces
Criterios
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El objeto pasajero de avión
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El objeto pasajero de avión
El pasajero es todas estas cosa: SI!!!!
El pasajero muestra siempre todas sus “personalidades” con
cualquiera NO!!!!
Podríamos intentar ligar con el jefe!!!
Algo totalmente fuera de contexto
En cada momento nos Comportamos de una forma determinada
En cada momento ofrecemos un interfaz diferente, pero sin dejar de
ser la misma persona, el mismo objeto
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Comportamientos
de los objetos
Los objetos ofrecen diferentes comportamientos
en diferentes contexto
En el campo de la POO un comportamiento se
refleja en un interfaz:
Conjunto de elementos que se pueden usar/acceder
desde el exterior
Métodos públicos
Atributos públicos
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interface
Cuando debe haber polimorfismo entre clases que no
pertenecen a la misma jerarquía de herencia
Tienen su propia sintaxis y su jerarquía de herencia
Clase que sólo contiene
cabeceras de métodos (no estáticos)
campos estáticos y finales (constantes)
No se pueden construir objetos de esa clase, aunque si
tendremos variables que referencien objetos de esa
clase.
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Ejemplo
interface Hablador {
public void dice ();
}
class Radio implements Hablador {
public void dice () { System.out.prinln(“Noticias”); }
}
abstract class Animal implements Hablador {
protected String nombre;
protected Animal (String nombre) {
this.nombre= nombre;
}
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}
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Ejemplo
class Perro extends Animal {
public void dice () { System.out.println(“Guau”);
}
}
class Gato extends Animal {
public void dice () { System.out.println(“Miau”);
}
}
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Uso de interfaces
Una clase puede implementar varios interfaces
tiene que implementar todos los métodos abstractos
si queda alguno sin implementación, la clase es
abstracta
Los interfaces son tipos
podemos declarar referencias de ellos
se les puede asignar objetos de clases que
implementen los interfaces
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Ejemplo
class HabladorPrueba {
public static void main (String args[]) {
Hablador todos[]= new Hablador[3];
todos[0]= new Perro ("Rintintin");
todos[1]= new Gato ("Isidoro");
todos[2]= new Radio();
for (int i=0; i < todos.length; i++)
todos[i].dice();
}
}
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Jerarquía de clases interface
Heredan de (extienden a) otros interfaces
Su jerarquía es diferente de la de las clases
Permiten herencia múltiple
(heredar de varios interfaces)
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Ejemplo
interface Mascota {
public String propietario();
public void hazMoneria();
}
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class perroDomestico extends Perro implements Mascota {
protected String dueño;
public perroDomestrico (String nombre, String dueño) {
super (nombre);
this.dueño= dueño;
}
public String propietario () { return dueño; }
public void hazMoneria() { // código para hacer la gracia
}
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}
Ejemplo
interfaz Pintable { public void Pinta(); }
interfaz FormaCerrada {
public double Area();
public double Perimetro();
}
class Circulo implements Pintable, FormaCerrada {
...
}
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Diagrama del diamante
herencia múltiple: prohibida en java
class A
class B extends A
class C extends A
class D extends B, C
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Diagrama del diamante
implementación múltiple: permitida en java
interface A
interface B extends A
interface C extends A
class D implements B, C
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Evolución de las piezas
interface
extends
implements
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clase
abstracta
extends
clase
extends
extends
extends
new
objeto
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Extensión e implementación
class B
extends A
0 ó 1 clase “padre”
implements I1, I2, ... { 0, 1, 2, ..., n interfaces
...
}
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Índice
Introducción
Encapsulado
Composición
Interface
Extensión
Herencia
Polimorfismo
Herencia e interfaces
Criterios
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¿Cuándo usar ...?
Use interfaces para recoger posibilidades
“algo que pueda hacer xxx”
Use clases abstractas: cuando haya que
especificar el qué; pero no el cómo
No se sepa, no convenga, ...
Use el enlace tardío para aplazar detalles
concretos
Incluso hasta después de haber compilado
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¿Cuándo usar ...?
Use polimorfismo para capturar diferentes
formas de hacer una misma cosa
La duda aparece cuando no está claro si basta un
atributo o se necesita código diferente
Síntoma: programación “switch”
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Conclusiones
La composición es la forma natural de agrupar
objetos
Los interfaces son esenciales para separar lo
que se quiere de cómo se hace
La herencia es muy elegante;
pero hay que usarla sólo si aporta algo
Con moderación
Código más difícil de entender y modificar
El polimorfismo permite aplazar los detalles
hasta el tiempo de ejecución
Una buena razón para usar la herencia
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