Teoría
Herencia, clases abstractas, interfaces y polimorfismo
A mí me gusta bastante explicar este tema con la biología y la tecnología.
Para empezar podemos ver 2 tipos de herencia:
- Herencia única: Es como la taxonomía en biología
- Herencia múltiple: Una subclase hereda de 2 o más super clases, y esta obtiene TODAS las propiedades de TODOS sus padres, aunque ofrece algunos beneficios a la hora de programar, se debe de lidiar con el problema diamante.
Nótese la forma de diamante
Característica importante de la herencia de Clases
Lo que se hereda mediante clases no se planea para cambiar. Es decir, que las acciones heredadas ya están definidas y aunque se pueden cambiar, la buena práctica sería evitar hacerlo.
¿Pero qué pasa si yo quiero que hereden acciones pero tengan comportamiento diferente?
Para ello están las clases abstractas. Las clases abstractas sirven para abstraer información. Se hace una abstracción del mundo real, se definen las propiedades y ojo: se definen los métodos (acciones), pero no se especifica su comportamiento. Esto es muy útil por ejemplo cuando tienes dos figuras geométricas. Podrías definir que tienen propiedades como: color, tamaño de lado, número de lados, nombre, entre otros. Pero sus acciones son diferentes. Por ejemplo, el cálculo de área o de volumen.
¿Y las interfaces?
Primero hay que quitarse de la cabeza que una interfaz o interface es algo gráfico ¡NO!. Una interfaz en la POO es más bien un contrato.
Las interfaces son más generales y me gusta relacionarlo con la tecnología, una interfaz es la manera en la que nos comunicamos con algo sin saber cómo funciona internamente. Por ejemplo, un radio tiene una interfaz que nos permite apagarlo, cambiar de estación, subir el volumen y acciones similares, la televisión lo mismo (aunque funcionan internamente muy distinto).
Nosotros podemos usar a través de una interfaz una radio sin conocer nada de circuitos o cómo se hace la transformación de una onda electromagnética a una sonora. Y con la misma interfaz (encender, apagar, cambiar de canal, subir/bajar el volumen), podemos interactuar con la televisión que es totalmente distinta a la radio.
Explicación a detalle
Herencia
Herencia única, ¿Qué es?
En pocas palabras es heredar características comunes a diferentes objetos; un objeto de software heredará TODAS las características de su padre. Solamente pueden tener un padre
Si lo vemos desde la biología, un organismo no puede pertenecer a dos reinos distintos. Pongamos un ejemplo sencillo:
Un hombre y una mujer heredan las características de un ser humano
- Ser bípedo
- Consciencia
- Manos con pulgares
A su vez, un humano, una medusa y un gusano tienen las características de un ser vivo
- Irritabilidad
- Nutrición
- Reproducción
- Muerte, entre otros
Cabe resaltar que:
- Un hombre o una mujer tienen por consecuencia, las características de un ser vivo
- Tratar de heredar de dos o más padres distintos sería como decir que un hombre es una medusa y un ser humano a la vez o que una mujer es un pingüino y un ser humano. Obviamente esto no es posible
Algunos lenguajes con herencia única: Java, Nemerle, Delphi, C#, Objective-C
Herencia múltiple, ¿Qué es?
"Herencia múltiple hace referencia a la característica de los lenguajes de programación orientada a objetos en la que una clase puede heredar comportamientos y características de más de una superclase." (colaboradores de Wikipedia, 2021)
Esto introduce algunos problemas de ambigüedad:
Si retomamos la imagen del problema diamante vemos que en memoria pasaría que se tienen 2 veces las propiedades de animal.
Pues vemos que Carnívoro tiene propiedades de animal y Herbívoro tiene igual sus propiedades de animal. La solución a este problema varía de lenguaje a lenguaje pues hay diferentes soluciones pero eso sería ya investigarlo en el lenguaje que se aplique.
Aún más problemas de ambigüedad
La herencia múltiple introduce la posibilidad de que los nombres se hereden a lo largo de más de un camino. Los nombres de los miembros de clase a lo largo de estas rutas no son necesariamente únicos. Estos conflictos de nombres se llaman "ambigüedades". (Microsoft, 2018)
Imaginemos que Herbívoro y Carnívoro tienen la propiedad comida, el ser omnívoro heredaría esa propiedad comida de ambas pero cuando haga referencia a Omnívoro.comida, ¿Será la comida del herbívoro o del carnívoro?
Lo mismo pasa con los métodos.
Algunos lenguajes con herencia múltiple: C++, CLOS, Eiffel, Object REXX, Perl, Python.
Clases abstractas
Una clase abstracta no puede ser invocada pero sí extendida como objeto
- Una clase no abstracta que extienda de una clase abstracta debe incluir las implementaciones de todos los métodos abstractos heredados
- Sus métodos abstractos sólo son la definición, no realizan ninguna acción
- Puede tener métodos no abstractos
- Puede tener variables no estáticas
- Un método abstracto no puede ser estático, pues los principios se contradicen
Interfaces
Una interfaz es similar a una clase abstracta, funciona como un "tipo de clase" que oculta su funcionamiento interno, es bastante útil para definir acciones compartidas que esperas de algo.
Hay una serie de situaciones en la ingeniería de software cuando es importante que grupos dispares de programadores acuerden un "contrato" que explique cómo interactúa su software. Cada grupo debe poder escribir su código sin saber cómo se escribe el código del otro grupo. En términos generales, las interfaces son tales contratos. (Oracle, s.f.)
- Sólo pueden ser implementadas por otras clases
- Pueden ser heredadas en otras interfaces
- Su cuerpo puede contener: métodos abstractos, predeterminados y estáticos
- Sólo puede tener constantes, no puede cambiarse el valor de NADA
- Puedes implementar varias interfaces, normalmente sepáradas por una coma.
- Es muy similar a una clase abstracta. Pero se diferencian en que una interfaz no puede tener métodos no abstractos no estáticos y no puede tener variables sólo constantes.
¿Entonces cuándo usar una clase abstracta o una interfaz?
Clase abstracta |
Interfaz |
Cuando quieres compartir código entre clases estrechamente relacionadas |
Quieres que clases sin ninguna relación cercana usen tu interfaz |
Esperas que las clases que extiendan tu clase abstracta tengan variables y métodos en común |
Te interesa especificar el comportamiento de cierto dato, pero no te importa en qué se utilice |
Quieres que las variables y métodos de la clase sean variables y no sean estáticas. |
Quieres que una clase implemente muchas interfaces que no tengan nada que ver entre sí. |
Polimorfismo (Más biología)
“El polimorfismo implica una de dos o más variantes de una secuencia particular de ADN” (NHGRI, s.f.)
Esto, en pocas palabras dice que un organismo o una especie puede tener diferentes formas, tamaños o etapas.
El principio anterior puede aplicarse a la POO. Las subclases de una clase, pueden definir sus propios comportamientos y aún así, compartir características con su padre y por tanto, de otras clases que hayan heredado de la súper clase
Algunas referencias:
Sobre los métodos abstractos (usando Java como referencia)
Declaran métodos pero no los implementan (¿Qué significa que no los implementa?)
Yo lo aprendí como: Se declaran métodos pero no se define su implementación. Es decir, sólo se indica la firma del método.
public abstract class SerVivo {
// Las clases abtractas pueden tener variables
private int age;
private String name;
public SerVivo(int age, String name) {
this.age = age;
this.name = name;
}
// Se declara y define su comportamiento
public void death(){
System.out.println("R.I.P.");
}
// Se declara únicamente
public abstract void breath();
public abstract void feed();
public abstract void reproduce();
}
Cuando una clase abstracta hereda de otra una clase abstracta, se pueden o no definir los métodos
public abstract class Worm extends SerVivo {
public Worm(int age, String name) {
super(int age, String name);
}
// Se define el comportamiento del método
@Override
public void breath() {
System.out.println("Respiro por la piel");
}
// Se define el comportamiento del método
@Override
public void feed(){
System.out.println("Como bacterias y hongos. ¡Yummi yummi!");
}
// Nótese que no se define la manera de reproducción
// Se sigue manteniendo como un método abstracto
}
Cuando se hereda por una clase no abstracta, se debe de definir el comportamiento de todos los métodos abstractos.
public class SexualWorm extends Worm {
public SexualWorm(int age, String name) {
super(int age, String name);
}
@Override
public void reproduce(){
System.out.println("Me reproduzco de manera sexual aunque sea hermafrodita, pues no me puedo auto fecundar");
}
// Obviamente puede tener sus propios métodos
public void getFertility(){
System.out.println("Soy hermafrodita y tengo la capacidad de fecundar y ser fecundado");
}
}
public class AsexualWorm extends Worm {
public AsexualWorm(int age, String name) {
super(int age, String name);
}
@Override
public void reproduce(){
System.out.println("Me reproduzco de manera asexual no necesito a nadie más");
}
}
Importante:
- Los
AsexualWorm
y SexualWorm
tienen todas las variables y métodos de Worm
que a su vez tiene todas las variables y métodos de SerVivo