La herencia dentro de la programación orientada a objetos

La herencia es la capacidad de crear nuevas clases a partir de otras clases anteriores.

La principal ventaja de la herencia es la reutilización de código.

Si se quiere crear una clase ligeramente diferente a una ya existente, no es necesario duplicar el código. En su lugar, se amplía la clase existente y se coloca la funcionalidad adicional dentro de una subclase resultante que hereda los campos y métodos de la superclase.
Una de las consecuencias del uso de la herencia es que las subclases tienen la misma interfaz que su clase padre. No se puede esconder un método en una subclase si este mismo método se declaró en la superclase de forma pública.

Las interfaces de clase dentro de la programación orientada a objetos

Ahora que conocemos los conceptos de abstracción y encapsulación podemos hablar de las interfaces de clase dentro de la programación orientada a objetos.

La interfaz de una clase es un listado de métodos que, en el caso de tratarse de una interfaz pública, estos métodos son conocidos por los objetos alrededor de nuestra clase.

Las interfaces y la forma de modelar las clases y métodos abstractos en la mayoría de los lenguajes de programación se basan en conceptos de abstracción y encapsulación.

En los lenguajes modernos de programación orientada a objetos, el mecanismo de la interfaz (declarado normalmente con la palabra clave interface o protocol) permite definir contratos de interacción entre objetos. Esto recalca el interés de reflejar en las interfaces sólo los métodos y no los atributos por esta razón hay muchos lenguajes de programación orientada a objetos que no permiten la declaración de atributos en las interfaces de clase.

Una clase puede tener una interfaz pública, otra interfaz privada y otra interfaz protegida dependiendo de cómo se declaren los distintos métodos de la clase. De esta forma los métodos de la clase estarán disponibles a distintos niveles de complejidad.

La encapsulación dentro de la programación orientada a objetos

Para encender una televisión sólo tienes que pulsar el botón de encendido, los detalles de la alimentación eléctrica, el arranque del sistema software de la televisión, la decodificación de la señal de la televisión o la distribución de los cables y circuitos que componen el aparato de televisión permanecen ocultos para los usuarios bajo la carcasa de la televisión. El usuario sólo tiene que saber cuál es el botón de encendido, los botones para cambiar de canal y los botones para modificar el nivel de volumen brillo y otros detalles simples de configuración.

El hecho de ocultar el comportamiento y atributos internos de una clase con el objetivo de simplificar la interfaz ofrecida a otros objetos se denomina encapsulación ya que lo que estamos haciendo es ocultar en cápsulas elementos que resultan innecesarios a objetos de fuera de nuestra clase.

Este ejemplo ilustra cómo funciona una interfaz pública de una clase. A otros objetos se les ofrece un conjunto de métodos y atributos pero no se les deja ver cómo se trata esa información o si hay más métodos internos. A los objetos que trabajan con nuestra clase sólo les interesa los resultados que se pueden obtener de los atributos y métodos públicos.

La encapsulación es la capacidad de un objeto para ocultar partes de su estado y comportamiento de otros objetos, exponiendo únicamente una interfaz limitada al resto del programa.
Encapsular algo significa hacerlo privado y, por ello, disponible únicamente dentro de los métodos de su propia clase.

Existe el modelo protegido que resulta un poco menos restrictivo que el modelo de la encapsulación. En el modelo protegido los métodos de una clase están también disponibles para las clases hijas.

La abstracción dentro de la programación orientada a objetos

Dentro de la programación orientada a objetos, a  la hora de dar forma a los objetos de un programa se toma como base a los objetos del mundo real. Sin embargo estos objetos no representan a los objetos reales con demasiada exactitud. Más bien estos objetos del programa representan al objeto real mediante una serie de atributos y comportamientos específicos para el contexto que representará el programa que estamos realizando.

Por ejemplo una clase coche tendrá los atributos de nombre, modelo, color, velocidad máxima. Pero si la clase va a ser utilizada en una aplicación para la venta de vehículos además la clase contendrá información sobre el fabricante, precio, prestaciones y nivel de lujo. Por el contrario si la clase va a ser utilizada dentro de un videojuego de carreras de coches esta clase contendrá información sobre el combustible, peso, ángulo de giro en las curvas y atributos que permitan al videojuego simular el comportamiento del vehículo en un circuito de carreras.

Esto significa que el contexto de nuestro programa definirá el modelado de la clase.

La Abstracción es el modelo de un objeto o fenómeno del mundo real, limitado a un contexto específico, que representa todos los datos relevantes a este contexto con gran precisión, ignorando el resto de atributos no necesarios para el contexto.

Los pilares de la programación orientada a objetos

La programación orientada objetos posee 4 pilares que le ayudan a diferenciarse de otros paradigmas de la programación.

Estos pilares son la abstracción, la encapsulación, la herencia y el polimorfismo.

En los próximos artículos veremos cada uno de estos pilares en detalle.

Jerarquías de clase dentro de la Programación orientada a objetos

Como aprendimos en el artículo de fundamentos de la programación orientada a objetos existen objetos que son instancias de clases. Pero las aplicaciones reales, como la vida real, no se componen de una sola clase. Estas clases pueden estar relacionadas entre si para crear un diseño mas complejo que permita resolver problemas más complejos.

Cuando varias clases se relacionan entre si se dice que forman una jerarquía de clases.

De gatos y pájaros

Imaginemos que tu vecino tiene un gato llamado Silvestre. Los pájaros y los gatos tienen campos y métodos en común, ambos tienen un nombre, un sexo, edad, peso, tamaño, color, comen, duermen, observan, etc. Pero también tienen diferencias, unos tienen alas y otros sólo patas, unos pían y otros maúllan.

Observando los atributos comunes de las clases Pájaro y Gato podemos diseñar la clase Animal.

Clase Animal:

    Campos:

        nombre, edad, sexo, peso, tamaño, color, patas

    Métodos:

        respirar, comer, dormir, observar 

A partir de la clase Animal podemos crear las clases Pájaro y Gato atendiendo a sus diferencias.

Clase Pájaro

    Campos:

        alas, pico

    Métodos:

        piar, volar

Clase Gato

    Campos:

        dientes, orejas

    Métodos:

        maullar, correr

Las clases Pájaro y Gato heredan de la clase Animal el conjunto de campos y métodos. La clase Animal se conoce como clase padre o superclase.

Las clases hijas de la superclase Animal se denominan subclases. Heredan el comportamiento y el estado de su clase padre.

La relación que existe entre superclases y subclases se denomina jerarquía de clases. Estas relaciones pueden basarse en la herencia de métodos y campos e incluso en la modificación de alguno de esos métodos.

Sobreescritura de métodos

Cuando una clase hija modifica un método de la clase padre se dice que el método está sobreescrito (overwrite).

Un método sobreescrito puede limitarse a sustituir por completo el método de la clase padre o a mejorarlo ya que en la llamada al método de la clase hija, esta clase hija internamente primero ejecuta el método de la clase padre, copiando su comportamiento, y luego ejecutar más órdenes mejorando el comportamiento haciéndolo más específico para la clase hija.